摘要:嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的靈魂,它減少了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工作量,很大程上提升了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)效率,并使系統(tǒng)開發(fā)更具科學性,為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好基礎。本文簡單的介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的概念,主要特點,以及分類,最后介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的實現(xiàn)方法以及注意事項。
關鍵詞:嵌入式系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) 分類 特點 實現(xiàn)方法
中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)02(a)-0000-00
隨著嵌入式系統(tǒng)越來越復雜,操作系統(tǒng)也顯得越來越重要,于是就出了嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)ESO(Embedded Operating System)是嵌入式硬件及軟件系統(tǒng)的極為重要的組成部分,一般包含與硬件相關的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等Browser。以下將詳細介紹嵌入式操作系統(tǒng)的相關特點、分類、實現(xiàn)方法。
1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點
嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬資源均由嵌入式操作系統(tǒng)進行分配、調(diào)度、控制以及協(xié)調(diào)。嵌入式操作系統(tǒng)必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征,可以某些模塊的裝卸來實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。因此嵌入式操作系統(tǒng)除了具備一般操作系統(tǒng)所具備的特點外,還具備以下特點:
(1)體積小巧
嵌入式系統(tǒng)所提供的資源比較有限,為滿足其硬件的限制,嵌入式操作系統(tǒng)就一定要做到小巧
(2)可裝卸性
嵌入式操作系統(tǒng)的體系結(jié)構具有開放性、可伸縮性,可根據(jù)應用要求進行裝卸,對相應的模塊進行去除或者簡化,極大的滿足了嵌入式系統(tǒng)需要根據(jù)應用要求進裝卸的功能需求。此特征在嵌入式系統(tǒng)的模塊劃分中需事先考慮周到。
(3)強實時性
在當今信息時代,人們?yōu)榱藶檫M一步?jīng)Q策爭取時間,對信息處理的時效性要求要高。因此嵌入式系統(tǒng)工作對實時性的要求也較高,它是用來評價操作系統(tǒng)的一個重要方面。而嵌入式操作系統(tǒng)實時性一般較強,適用于各種設備控制中。
?。?)統(tǒng)一的接口
嵌入式操作系統(tǒng)可的供各種設備的驅(qū)動接口。隨著各類嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā),考慮到為嵌入式應用軟件的設計者提供統(tǒng)一的服務接口,就必須約定嵌入式系統(tǒng)提供的接口,從而為嵌入式應用軟件的運行提供無關性平臺。
(5)操作簡便,易學
嵌入式操作系統(tǒng)所提供的GUI圖形界面,操作方便、簡單、友好,易學易用。
(6)網(wǎng)絡功能強大
嵌入式操作系統(tǒng)對TCP/IP協(xié)議及其它協(xié)議都支持,并且為TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議提供支持以及統(tǒng)一的MAC訪問層接口,網(wǎng)絡功能很強大,為各種移動計算設備預留接口。
?。?)弱交互性
一般嵌入式系統(tǒng)的工作過程不需要人進行干預。ESO的用戶接口也大多不提供操作命令,它直接通過系統(tǒng)調(diào)用命令為用戶程序提供服務
(8)強穩(wěn)定性
嵌入式系統(tǒng)一量開始正常運行就不再要人人進行過多的干預,在這種情況下,就對負責系統(tǒng)管理的嵌入式操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了較高的要求。
?。?)固化代碼
在嵌入系統(tǒng)中,EOS及應用軟件均被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中。嵌入式系統(tǒng)中很少用到輔助存儲器,而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng),所以EOS的文件管理功能也較容易白拆卸。
2 嵌入式操作系統(tǒng)的分類
當前,常用的嵌入式操作系統(tǒng)可分為:商用系統(tǒng)、專用系統(tǒng)以及開放系統(tǒng)三大類
(1)商用嵌入式操作系統(tǒng)
商用嵌入式操作系統(tǒng)功能較強大,輔助工具較齊全,可應用的范圍也較廣,在許多領域都有應用,例:WircroSoft的Windows CE 、WindRiver的vxWorks、EPSON的ROS33、CoreTek的DeltaOS 、pSOS+、3Com的Palm OS、以及中科院的Hopen等。
?。?)專用嵌入式操作系統(tǒng)
專用嵌入式操作系統(tǒng)一般不對用戶公開,它是一些專業(yè)的公司針對該公司產(chǎn)品所特制的嵌入式操作系統(tǒng)。專用嵌入式操作系統(tǒng)功能相對較弱,但具有較強的針對性,而且比普通的商用嵌入式操作系統(tǒng)更加安全可靠。
?。?)開放嵌入式操作系統(tǒng)
開放嵌入式操作系統(tǒng)是近年來迅速發(fā)展的一類操作系統(tǒng)。因為應用系統(tǒng)的開發(fā)者可免費得到這些系統(tǒng)的源代碼,因此開發(fā)難度低。但開放嵌入式操作系統(tǒng)的功能簡單、技術支持以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性也相對較差,因此對對應用系統(tǒng)開發(fā)者提出了較高的要求。
3 嵌入式操作系統(tǒng)的實現(xiàn)
當前,國際上涌現(xiàn)了許多功能較強的嵌入式操作系統(tǒng),這些操作系統(tǒng)所采用的體系結(jié)構以及技術手段各有特色,我們可能通過對這些嵌入式操作系統(tǒng)的思路進行分析從而找到解決在嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)過程中所出現(xiàn)的困難的方法。
?。?)主機、目標機的體系結(jié)構
當前許多嵌入式操作系統(tǒng)在開發(fā)過程中都采取了主機、目標機的設計方法。眾所周知,凹凸于嵌入式開發(fā)的工具的欠缺并且難以掌控,從而增加了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的難度。而主機、目標機關體系結(jié)構是將開發(fā)工具放在主機上,目標機上則放操作系統(tǒng)的核心模塊,操作系統(tǒng)則支持跟蹤調(diào)式。如此,設計者便可在目標機上對操作系統(tǒng)及應用軟件進行運行,而開發(fā)、調(diào)試就通過主機,使開發(fā)的過程變得相對簡單。
(2)劃分模塊
嵌入式系統(tǒng)在許多領域都有應用,就不同的應用目的擁有不同的功能、結(jié)構,從而導致了用于不同的嵌入式系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)的不同。因此,在設計嵌入式操作系統(tǒng)時應充分的考慮到系統(tǒng)的功能與結(jié)構的劃分,從而增加嵌入式系統(tǒng)操作的適用性及靈活性。當前,增強操作系統(tǒng)的模塊性是嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的一個總趨勢。其具體的實現(xiàn)方法就是將操作系統(tǒng)一些核心的功能獨立出來,做單獨立的方便拆卸的模塊。
?。?)充分利用現(xiàn)有資源
雖然當今軟件技術已高度發(fā)達,但從頭設計一個操作系統(tǒng)也需要較長的時間,因此為減少操作系統(tǒng)開發(fā)的工作量可充分利用現(xiàn)有的資源進行設計。
?。?)制定API標準
為實現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)的透明性以及無關性,方便用戶的使用,就需要給用戶提供標準以及實用的應用程序接口(API)
通過以上方式便可實現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng),另在設計嵌入式操作系統(tǒng)時還需遵循以下原則:充分利用相關的計算機技術使得所設計的操作系統(tǒng)具有較高的性價比;要考慮到操作系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的匹配性;在滿足嵌入系統(tǒng)功能的同時要盡可能簡單,從而節(jié)約系統(tǒng)開銷費用。
結(jié)語:嵌入式操作系統(tǒng)雖然發(fā)展較迅速,有其獨特的優(yōu)點,但發(fā)展尚未成熟,因此在設計的過程中,還需對設計思路進行總結(jié)創(chuàng)新,對實現(xiàn)方法進行完善。
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