在應(yīng)用方面嵌入式操作系統(tǒng)具有什么特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)?
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本文中,小編將對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)予以介紹,如果你想對(duì)它的詳細(xì)情況有所認(rèn)識(shí),或者想要增進(jìn)對(duì)它的了解程度,不妨請(qǐng)看以下內(nèi)容哦。
一、嵌入式操作系統(tǒng)
嵌入式操作系統(tǒng)(EmbeddedOperatingSystem,簡(jiǎn)稱(chēng):EOS)是指用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是一種專(zhuān)為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng),其核心功能和調(diào)度機(jī)制都是為了滿足嵌入式系統(tǒng)的資源受限、實(shí)時(shí)性等要求而特別設(shè)計(jì)的。嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件,通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度,控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。嵌入式操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種行業(yè),包括工業(yè)控制、汽車(chē)電子、航空航天、消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。目前在嵌入式領(lǐng)域廣泛使用的操作系統(tǒng)有:嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II、嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks、Intewell OS和FreeRTOS等,以及應(yīng)用在智能手機(jī)和平板電腦的Android、iOS等。
隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,國(guó)產(chǎn)裝備自主可控需求旺盛,國(guó)產(chǎn)自主可控嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展步入快車(chē)道。
近年來(lái),自主可控已成為市場(chǎng)熱點(diǎn),從芯片到軟件不斷升溫。隨著嵌入式系統(tǒng)向著體積更小、功能更強(qiáng)大發(fā)展,嵌入式技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化改造、智能化增值的關(guān)鍵性、帶動(dòng)性技術(shù)。
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈:嵌入式操作系統(tǒng)市場(chǎng)已經(jīng)形成了一定的競(jìng)爭(zhēng)格局,國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)都在該領(lǐng)域有所布局,包括國(guó)外的微軟、谷歌、蘋(píng)果等公司,以及國(guó)內(nèi)的華為、阿里巴巴、騰訊等企業(yè)。
技術(shù)不斷創(chuàng)新:隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜化,對(duì)操作系統(tǒng)的要求也在不斷提高,需要不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)。
二、嵌入式操作系統(tǒng)在應(yīng)用方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
1)系統(tǒng)內(nèi)核小
由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的,系統(tǒng)資源相對(duì)有限,所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng),內(nèi)核只有5K。
2)專(zhuān)用性強(qiáng)
嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng),其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密,一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植,即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù),往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改,程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合,這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。
3)系統(tǒng)精簡(jiǎn)
嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分,不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜,這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本,同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。
4)高實(shí)時(shí)性
高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ),以提高速度;軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。
5)多任務(wù)的操作系統(tǒng)
嵌入式軟件開(kāi)發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化,就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行;但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專(zhuān)用庫(kù)函數(shù)接口,用戶必須自行選配RTOS(Real-Time Operating System)開(kāi)發(fā)平臺(tái),這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性,并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間,保障軟件質(zhì)量。
6)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境
嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自主開(kāi)發(fā)能力,即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā),這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念,主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā),目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī),開(kāi)發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。
三、嵌入式操作系統(tǒng)分類(lèi)
1.微控制器(Microcontroller Unit,MCU)
微控制器(Microcontroller Unit,MCU),又稱(chēng)單片機(jī)。微處理器一般以某一種微處理內(nèi)核為核心,每一種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的,不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置和封裝。與EMPU相比,MCU的最大優(yōu)點(diǎn)在于單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下降,可靠性提高
微控制器比較有代表性的通用系列包括: 8501.P51XA,MCS-251,MCS96/196/296,C166/167,MC68HC05/11/12/16.68300和數(shù)目眾多的ARM系列
2.DSP處理器(Digital Signal Processor,DSP)
DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì),使其適合于執(zhí)行DSP算法,編譯效率高,指令執(zhí)行速度也高。DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TI公司生產(chǎn)的TMS320系列(包括用于控制的C2000系列,移動(dòng)通信的C5000系列,以及性能更高的C6000系列和C8000系列和Freescale公司生產(chǎn)的DSP56000系列,另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP結(jié)構(gòu)的采用低成本,低功耗技術(shù)制造的R.E.A.L DSP處理器
3.嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor
Unit,EMPU)將微處理器裝配在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電路板上,只保留與嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能。與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比,其優(yōu)點(diǎn)在于體積小,重量輕,成本低以及可靠性高,但是電路板上必須包括ROM,RAM,總線接口,各種外設(shè)等器件,降低了系統(tǒng)的可靠性,技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器目前主要有: Am186/88,386EX,SC-400,Power PC,68000,MIPS,ARM系列等
4.片上系統(tǒng)(System on Chip,SoC)各種通用處理器內(nèi)核作為SoC設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),與許多其他嵌入式系統(tǒng)的外設(shè)一樣,成為VLSI設(shè)計(jì)中國(guó)一種標(biāo)準(zhǔn)的器件,用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語(yǔ)言描述,存儲(chǔ)在器件庫(kù)中,用戶只需要定義出整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。出個(gè)別無(wú)法集成的器件以外,整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分都可集成到一塊或幾塊芯片中
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