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什么是嵌入式操作系統(tǒng)
常見(jiàn)的嵌入式系統(tǒng)有：Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive、autosar等等，下面為大家簡(jiǎn)介嵌入式操作系統(tǒng)：
什么是嵌入式操作系統(tǒng)?
嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。嵌入時(shí)操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，能夠有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，并且把硬件虛擬化。
從應(yīng)用角度可分為通用型嵌入式操作系統(tǒng)和專(zhuān)用型嵌入式操作系統(tǒng)。常見(jiàn)的通用型嵌入式操作系統(tǒng)有Linux、VxWorks、Windows CE.net等。常用的專(zhuān)用型嵌入式操作系統(tǒng)有Smart Phone、Pocket PC、Symbian等。
按實(shí)時(shí)性可分為兩類(lèi)：
實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)主要面向控制、通信等領(lǐng)域。如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系統(tǒng)軟件公司的QNX、ATI的Nucleus，很多汽車(chē)電子行業(yè)都是利用實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的操作系統(tǒng)等。
非實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)主要面向消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。這類(lèi)產(chǎn)品包括PDA、移動(dòng)電話、機(jī)頂盒、電子書(shū)、WebPhone等。如微軟面向手機(jī)應(yīng)用的Smart Phone操作系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)而言，基本上需要四種不同的工作：系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，硬件設(shè)計(jì)工作，驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)移植工作和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作
在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，系統(tǒng)分析師將根據(jù)需求確定系統(tǒng)的硬件的基本構(gòu)成，根據(jù)系統(tǒng)的需求選擇使用那種處理器，使用哪種操作系統(tǒng)，使用那些軟件開(kāi)發(fā)工具。系統(tǒng)分析師往往是較為完整的參與過(guò)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)應(yīng)用的行業(yè)較為了解，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)本身的開(kāi)發(fā)流程十分清楚的人。
2、硬件設(shè)計(jì)工作
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)系統(tǒng)分析師的設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行硬件原理圖的設(shè)計(jì)。通常需要硬件設(shè)計(jì)人員熟悉嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。硬件設(shè)計(jì)人員需要了解常用的嵌入式系統(tǒng)處理器，存儲(chǔ)器(Flash，SDRAM)，以太網(wǎng)MAC芯片，音頻/視頻編解碼芯片，電源管理芯片，總線接口電路 (USB,PCI)，液晶顯示模塊，可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信模塊(Bluetooth,WLAN,GPRS)等硬件電路構(gòu)成元素的基本工作原理，連接使用方法，使用注意事項(xiàng)，基本調(diào)試方法等內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)上能找到很多公司的評(píng)估板的原理圖，對(duì)于這些原理圖要仔細(xì)研究，摸清處理器同存儲(chǔ)器，網(wǎng)卡，液晶模塊等器件的連接方法和原因。通過(guò)對(duì)這些電路的研究，能夠較快地了解整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成，這些電路同實(shí)際產(chǎn)品中的電路雖有一定差別的，特別是對(duì)于手持設(shè)備，但這些差別不影響初學(xué)者學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)基本構(gòu)成。
拓展：常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)都有哪些
DOS
微軟一開(kāi)始選用了派特森的Q-DOS “QUICK AND DISK OPERATING SYSTEM ”為基礎(chǔ)然后再擴(kuò)充功能而成 MS-DOS，主要是采用由IBM 提供的使用8088 微處理器的計(jì)算機(jī)作開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它是以16 字節(jié)單人單工操作系統(tǒng)，特別適合一些功能簡(jiǎn)單裝置使用。
Windows CE
雖然微軟 Windows 系統(tǒng)已經(jīng)稱(chēng)霸了 PC Desktop 環(huán)境。但是對(duì)于嵌入式系統(tǒng)這塊大餅，微軟也是垂涎已久，桌上型的 Windows 桌業(yè)系統(tǒng)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)自然是太過(guò)于肥大的產(chǎn)物，于是微軟推出精簡(jiǎn)版的 Windows CE 作為進(jìn)攻嵌入式系統(tǒng)的主力。目前主要應(yīng)用于 PDA 上頭，但是跟微軟一系列 Windows 系統(tǒng)一般，Windows CE也承襲了原有的缺點(diǎn)：耗系統(tǒng)資源、不穩(wěn)定、效率不佳等等。毛病實(shí)在太多，后來(lái)將整個(gè)架構(gòu)重新改寫(xiě)后推出 Windows CE 3.0 版，或稱(chēng)為 Pocket PC。改版之后的確改進(jìn)了不少缺點(diǎn)。
Windows CE 可應(yīng)用于 PDA 、WebPAD、Thin Client等等。是采用 Windows CE 為操作系統(tǒng)的 SIMPad (西門(mén)子公司所有)。
Palm
由 Palm Computing 公司的嵌入式操作系統(tǒng)，目前最大的應(yīng)用在 PDA ，是市場(chǎng)占有率最高的 PDA 操作系統(tǒng)，Palm 操作系統(tǒng)架構(gòu)非常簡(jiǎn)潔，因?yàn)樯偃チ撕芏喙δ�，如�?nèi)存管理、多任務(wù)等等，使得 Palm 可以非常不耗系統(tǒng)資源，硬件需求低，連帶的整體耗電量便可壓縮到非常低，因此采用 Palm 操作系統(tǒng)的 PDA 都有待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
EPOC
由英國(guó)手持裝置大廠 Psion 所開(kāi)發(fā)，常用于 PDA 與手機(jī)結(jié)合的場(chǎng)合。最有名的例子 Nokia 9110 系列手機(jī)，它就是采用 EPOC 系統(tǒng)。
著名的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)
實(shí)時(shí)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)里頭非常重要的一環(huán)，很多人都誤以為實(shí)時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行速度非常快的系統(tǒng)，事實(shí)上不然，所謂實(shí)時(shí)代表的意義是『實(shí)時(shí)反應(yīng)』，一般多人多任務(wù)操作系統(tǒng)如：Windows 、 UNIX ，在上面執(zhí)行的軟件都一起分享 CPU ，因?yàn)?CPU 速度快，所以我們感覺(jué)好象可以同時(shí)執(zhí)行多支軟件，其實(shí)在系統(tǒng)內(nèi)部的同一時(shí)間內(nèi)都只有一個(gè)程序在執(zhí)行，每個(gè)軟件都必須排隊(duì)，而且規(guī)定只能用一小段時(shí)間后就要換下一位，但是因?yàn)?CPU 速度夠快，很快又可以被執(zhí)行到，所以人們感覺(jué)并不會(huì)很明顯軟件是一段一段在執(zhí)行。這是一般所謂的非實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)運(yùn)作模式，而實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有立即反應(yīng)而且不能讓出資源的特性，例如汽車(chē)的 ABS 煞車(chē)系統(tǒng)，如果不采用能夠立即反應(yīng)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，后果可就不堪設(shè)想。而這類(lèi)的應(yīng)用多半多屬體積小、功能簡(jiǎn)單的地方，所以也算是嵌入式系統(tǒng)。 QNX 的 QNX OS 、WindRiver 的 VxWorks、Microware 的 OS9、pSOS 等等，都是有名的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)公司。
Linux
Linux 不是都用來(lái)做服務(wù)器嗎?不然就是 Cluster，怎么會(huì)跟嵌入式系統(tǒng)扯上關(guān)系?不要懷疑，Linux 除了對(duì)伺服工作應(yīng)付自如外，嵌入式系統(tǒng)也難不倒 Linux。
那么究竟 Linux 有怎樣獨(dú)特的能耐，可以想變大就變大想縮小就縮小?又用 Linux 來(lái)發(fā)展嵌入式系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)?請(qǐng)看底下介紹。
開(kāi)放原始碼、模塊化設(shè)計(jì)
Linux 采用 GPL 授權(quán)，除了把原始碼公開(kāi)以外，任何人都可以自由使用、修改、散布，而 Linux 核心本身采模塊化設(shè)計(jì)，讓人很容易增減功能，例如我的平臺(tái)并不需要藍(lán)芽的功能，我只要不把這項(xiàng)功能加入，有需要就加入，不需要就刪除，由于這樣的高的彈性，我們可以調(diào)校出最適合我們硬件平臺(tái)的核心出來(lái)。
相較于 Linux ，Windows 是走封閉原始碼路線，所以我們完全無(wú)法得知或修改它的核心部份。另外因?yàn)槭遣捎?GPL 授權(quán)自然就沒(méi)有什么權(quán)利金或保密協(xié)議的約束。
穩(wěn)定性夠
Linux 不屬于任何一家公司，但是它的開(kāi)發(fā)人員卻是全世界最多的，每天在全球都有無(wú)數(shù)的人參與 Linux Kernel 的改進(jìn)、除錯(cuò)、測(cè)試，這樣嚴(yán)苛的條件造就了穩(wěn)定度高的 Linux 。
就因?yàn)槿绱�，Linux 雖不是商業(yè)的產(chǎn)物但是品質(zhì)卻不遜于商業(yè)產(chǎn)品。
網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大
Linux 的架構(gòu)是參造 UNIX 系統(tǒng)而來(lái)，因此 Linux 也承襲了 UNIX 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。在這個(gè)每樣事情都講求網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代下，只能說(shuō)是 Linux 大放異彩 的年代。未來(lái)可能家里的電冰箱、冷氣、電視機(jī)都會(huì)連上網(wǎng)絡(luò)，如何增加這些家電的網(wǎng)絡(luò)功能，Linux 可以替他們辦到。
跨平臺(tái)
Linux 一開(kāi)始是基于Intel 386 機(jī)器而設(shè)計(jì)，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的散布，各式各樣的需求涌現(xiàn)，因此就有許多工程師致力于各式平臺(tái)的移植，造成了 Linux 可以在 x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola 68k、Hitachi SH3/SH4、 Transmeta..等等平臺(tái)上運(yùn)作的盛況。這些平臺(tái)幾乎涵蓋了所有嵌入式系統(tǒng)所需的 CPU，因此選擇 Linux 就可以把更多的硬件平臺(tái)納入考量的范圍。
嵌入式環(huán)境不如 x86 PC 那樣單純，嵌入式環(huán)境所采用的 CPU 架構(gòu)之多，使用 Linux 作開(kāi)發(fā)，就等于有更多硬件的選擇，硬件成本是商業(yè)公司考量的一大重點(diǎn)，選擇多自然可以找到最合適的硬件，對(duì)于公司的競(jìng)爭(zhēng)力是有極大的幫助。
應(yīng)用軟件眾多
自由軟件世界里有個(gè)很大的特色就是軟件超級(jí)多，而且?guī)缀醵际欠?GPL 標(biāo)準(zhǔn)，換句話說(shuō)，大家都可以自由取用，因?yàn)檫@些軟件多半是由工程師業(yè)余空暇時(shí)間所發(fā)展，而且不以營(yíng)利為性質(zhì)，所以并不能擔(dān)保這些軟件完全沒(méi)有 BUG ，但是仍舊有許多殺手級(jí)的軟件出現(xiàn)，大家熟知的 KDE 與 GNOME 便是很好的證明，當(dāng)然與嵌入式系統(tǒng)較為相關(guān)如：gcc 編譯器、Kdevelop 整合式開(kāi)發(fā)環(huán)境等等。
通常我們都會(huì)先在 PC 端造出仿真出嵌入式的環(huán)境，并直接在上頭開(kāi)發(fā)，因此用的工具也都與開(kāi)發(fā)一般 Desktop 軟件類(lèi)似，良好的工具能夠增加開(kāi)發(fā)的速度。
選擇多樣
如果公司有能力可以自己實(shí)作 Linux 嵌入式系統(tǒng)，因?yàn)槌绦虼a全部都開(kāi)放在那里，您可以隨心所欲的設(shè)計(jì)出自己想要的 Embedded Linux 系統(tǒng)，但是有更多的公司的業(yè)務(wù)重點(diǎn)不在于此，這時(shí)候您也可以選擇購(gòu)買(mǎi)商業(yè)版的 Embedded Linux 系統(tǒng)，像是有名的 Redhat 公司、Lineo、MontaVista..等等，這些都是商業(yè)的 Linux 公司，購(gòu)買(mǎi)他們的產(chǎn)品就可以得到完整的服務(wù)。因此商業(yè)或非商業(yè)全都在于您的需求。
自行開(kāi)發(fā)系統(tǒng)
當(dāng)然您也可以自行開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，嚴(yán)格控制硬件，但是相對(duì)的必須投注更大的成本在于研發(fā)系統(tǒng)上，原則上如果目標(biāo)簡(jiǎn)單明確只是一些基本的 I/O 控制，例如：跑馬燈。便適合自己開(kāi)發(fā)，但是如果系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜則必須審慎評(píng)估自行研發(fā)的難度與時(shí)程的控管。
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