uC/OS和uClinux操作系统的区别
于没有MMU管理存储器,其对内存的访问是直接的,所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护,各个进程实际上共享一个运行空间。这就需要实现多进程时进行数据保护,也导致了用户程序使用的空间可能占用到系统内核空间。这些问题在编程时都需要多加注意,否则容易导致系统崩溃。
由上述分析可以得知,uC/OS内核是针对实时系统的要求设计实现的,相对简单,可以满足较高的实时性要求;而uClinux则在结构上继承了标准Linux的多任务实现方式,仅针对嵌入式处理器特点进行改良。其要实现实时性效果则需要使系统在实时内核的控制下运行。RT-Linux就是可以实现这一功能的一种实时内核。
2) 文件系统
所谓文件系统是反映负责存取和管理文件信息的机构,也可以说是负责文件的建立、撤销、组织、读写、修改、复制及对文件管理所需要的资源(如目录表、存储介质等)实施管理的软件部分。
uC/OS是面向中小型嵌入式系统的。如果包含全部功能(信号量、消息邮箱、消息队列及相关函数),编译后的uC/OS内核仅有6~10KB,所以系统本身并没有对文件系统的支持。但是uC/OS具有良好的扩展性能,如果需要的话也可自行加入文件系统的内容。
uClinux则是继承了Linux完善的文件系统性能。其采用的是romfs文件系统。这种文件系统相对于一般的ext2文件系统要求更少的空间。空间的节约来自于两个方面:首先,内核支持romfs文件系统比支持ext2文件系统需要更少的代码;其次,romfs文件系统相对简单,在建立文件系统超级块(superblock)需要更少的存储空间。Romfs文件系统不支持动态擦写保存,对于系统需要动态保存的数据采用虚拟ram盘的方法进行处理(ram盘将采用ext2文件系统)。
uClinux还继承了Linux网络操作系统的优势,可以很方便地支持网络文件系统且内嵌TCP/IP协议。这为uClinux开发网络接入设备提供了便利。
由两种操作系统对文件系统的支持可知:在复杂的需要较多文件处理的嵌入式系统中,uClinux是一个不错的选择;而uC/OS则主要适合一些控制系统。
3) 操作系统的移植
嵌入式操作系统移植的目的是指使操作系统能在某个微处理器或微控制器上运行。UC/OS和uClinux都是源码公开的操作系统,且其结构化设计便于把与处理器相关的部分分离出来,所以被移植到新的处理器上是可能的。以下对两种系统的移植分别予以说明。
(1)uC/OS的移植
要移植uC/OS,目标处理器必须满足以下要求:
a、处理器的C编译器能产生可重入代码,且用C语言就可以打开和关闭中断;
b、处理器支持中断,并能产生定时中断;
c、处理器支持足够的RAM(几KB),作为多任务环境下的任务堆栈;
d、处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。
在理解了处理器和C编译器的技术细节后,uC/OS的移植只需要修改与处理器相关的代码就可以了。具体有如下内容:
a、OS_CPU.H中需要设置一个常量来标识堆栈增长方向;
b、OS_CPU.H中需要声明几个用于开关中断和任务切换的宏;
c、OS_CPU.H中需要针对具体处理器的字长重新定义一系列数据类型;
d、OS_CPU_A.ASM需要改写4个汇编语言的函数;
e、OS_CPU_C.C需要用C语言编写6个简单函数;
f、修改主头文件INCLUDE.H,将上面的三个文件和其它的头文件加入。
(2)uClinux的移植
其实,uClinux是Linux针对嵌入式系统的一种改良,其结构比较复杂;相对uC/OS,uClinux的移植也复杂得多。一般而言,要移植uClinux,目标处理器除了应满足上述uC/OS应满足的条件外,还需要具有足够容量(几百KB以上)外部ROM和RAM。
uClinux的移植大致可以分为3个层次。
a、结构层次的移植。如果待移植处理器的结构不同于任何已经支持的处理器结构,则需要修改linux/arch目录下相关处理器结构的文件。虽然uClinux内核代码的大部分是独立于处理器和其体系结构的,但是其最低级的代码也是特定于各个系统的。这主要表现在它们的中断处理上下文、内核映射的维护、任务上下文和初始化过程都是独特的。这些例行程序位于lunux/arch/目录下。由于Linux所支持体系结构的种类繁多,所以对一个新型的体系,其低级例程可以模仿与其相似的体系例程编写。
b、平台层次的移植。如果待移植处理器是某种uClinux已支持体系的处理器,则需要在相关体系结构目录下建立相应目录并编写相应代码。如MC68EZ328就是基于无MMU的m68k内核的。此时的移植需要创建的linux/arch/m68knommu/platform/MC68EZ328目录下,并在其下编写跟踪程
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