嵌入式操作系统浅析

嵌入式操作系统是ARMCPU的软件基础，从8位/16位单片机发展到以ARMCPU核为代表的32位嵌入式处理器，嵌入式操作系统将替代传统的由手工编制的监控程序或调度程序，成为重要的基础组件。更重要的是嵌入式操作系统对应用程序可以起到屏蔽的作用，使应用程序员面向操作系统级开发应用软件，并易于在不同的ARM核的嵌入式处理器上移植。

嵌入式操作系统都具有一定的实时性，易于裁剪和伸缩，可以适合于从ARM7到Xscale各种ARMCPU和各种档次的应用，嵌入式操作系统可以使用广泛流行的ARM开发工具，如ARM公司的SDT/ADS和RealView等，也可以使用开发软件，如GCC/GDB、KDE或Eclipe开发环境，市场上还有专用的开发工具，如Tornado、μC/View、μC/KA、CODE/Lab、Metroworks等。

本文就目前国内在ARM CPU上广泛采用的三种嵌入式操作系统(μC/OS-II、μCLinux和嵌入式Linux)作分析。

μC/OS-II嵌入式实时内核全世界数百种设备已经在使用μC/OS-II，包括手机、路由器、不间断电源、飞行器、医疗设备和工业控制设备。μC/OS-II已经有ARM7TDMI、ARM9和StrongARM等各种ARMCPU的移植，支持包含Atmel、Hynix、Intel、 Motorola、Philips、Samsung、Sharp等公司的ARM核的CPU.μC/OS-II的移植也相当容易，与CPU相关的代码包装在三个文件中，它们是os_cpu.h、os_cpu_a.asm和os_cpu_c.c.μC/OS-II有60多个系统调用，覆盖任务、定时器、信号量、事件标志、邮箱、队列和内存管理，已经包含了传统嵌入式操作系统内核(如PSOS，VRTX)的功能，还支持互斥型信号量，这是90年代的嵌入式操作系统内核，如VxWorks和VRTXsa才有的技术。

μC/OS-II因为是可抢占的实时内核，所以μC/OS-II与商业嵌入式实时内核在性能上没有什么差异，μC/OS-II没有用户态和内核态，任务(线程)或中断和任务切换的响应可以很快，主要是和ARMCPU相关的。最新的 2.7x版本还增加了算法以避免在移植中修改堆栈指针，这样可以保证μC/OS-II在不同的CPU上运行更稳定，移植更方便。μC/OS-II目前除了内核外还有商业化文件系统μC/FS，图形系统μC/GUI以及任务调试工具μC/KA和μC/View，但是μC/OS-II自己目前还没有TCP /IP协议系统。

总的来说，μC/OS-II是一个非常容易学习，结构简单，功能完备和实时性很强的嵌入式操作系统内核，适合于各种嵌入式应用以及大专院校教学和科研。最后需要说明，μC/OS-II不是免费软件，任何人学习使用μC/OS-II需要购买《嵌入式实时操作系统μC /OS-II》一书，使用μC/OS-II的产品需要购买产品生产授权，购买了此授权的还可以得到开发期间的技术支持和升级服务。

μCLinux操作系统μCLinux是Linux小型化后，适合于没有MMU(内存管理单元)的微处理器芯片而裁剪成的操作系统，如果ARMCPU系列中的ARM7TDMI、ARM940T等产品希望使用Linux操作系统，只能用μCLinux，当然，μCLinux也支持 MotorolaDragonball、Coldfire等其它中低端嵌入式处理器。

μCLinux保持了传统Linux操作系统的主要特性，包括稳定、强大的网络和文件系统的支持，μCLinux裁剪了大量的Linux内核以缩小尺寸，适合象512k/bRAM、1M/bFlash这样小容量、低成本的嵌入式系统。μCLinux系统小型化的另一简化是采用了μCLib库替代Linux的Glib库，使用μCLib可以大大减少应用程序的代码尺寸，对于中小型嵌入式应用，μCLib功能可以满足需要，所以目前即使是某些采用Linux2.4.嵌入式Linux操作系统这里要讨论的是可以嵌入在ARMCPU上的，具有MMU功能的Linux操作系统，也可以称是嵌入式Linux操作系统。与微软公司的软件不一样，Linux不是由一家公司所拥有、维护开发的，Linux在市场有多种发行版本，所有发行版本都包含一样的Linux内核、基本工具和应用，不同的发行版本主要是在附加的工具链、应用、配置以及各种内核补丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在实时性增强、内核精简和裁减、支持多种CPU结构(如ARMCPU)等方面做了改进和提高。

使用嵌入式Linux系统有两种途径：第一是用户自己装配(称为DIY内核)，你可以找到全部Linux代码，或直接到ARMCPU的源代码树下 linux.org.uk“>www.ARMlinux.org.uk找到所需要的Linux版本的移植，或者某些半导体公司，如三星、 Motorola在自己的网站或在自己的ARM评估板含有一个最小Linux内核系统。如果这个最小内核没有包含GCC/GDB工具链，可能还要到GNU 的网站下载全部的源代码，然后再编译生成所需要版本的ARM工具链和应用程序库，