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          μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS和djyos操作系統(tǒng)的特點及不足

          作者: 時間:2018-09-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            基于STM平臺且滿足實時控制要求操作系統(tǒng),有以下5種可供移植選擇。分別為、μC/OS-II、、FreeRTOS和都江堰操作系統(tǒng)(djyos)。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201809/391845.htm

            下面分別介紹這五種嵌入式操作系統(tǒng)的特點及不足。

            1、

            是一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本,其全稱為micro-control Linux,從字面意思看是指微控制Linux。同標(biāo)準(zhǔn)的Linux相比,μClinux的內(nèi)核非常小,但是它仍然繼承了Linux操作系統(tǒng)的主要特性,包括良好的穩(wěn)定性和移植性、強大的網(wǎng)絡(luò)功能、出色的文件系統(tǒng)支持、標(biāo)準(zhǔn)豐富的API,以及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。因為沒有MMU內(nèi)存管理單元,所以其多任務(wù)的實現(xiàn)需要一定技巧。

            μClinux在結(jié)構(gòu)上繼承了標(biāo)準(zhǔn)Linux的多任務(wù)實現(xiàn)方式,分為實時進程和普通進程,分別采用先來先服務(wù)和時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度,僅針對中低檔嵌入式CPU特點進行改良,且不支持內(nèi)核搶占,實時性一般。

            綜上可知,μClinux最大特點在于針對無MMU處理器設(shè)計,這對于沒有MMU功能的stm32f103來說是合適的,但移植此系統(tǒng)需要至少512KB的RAM空間,1MB的ROM/FLASH空間,而stmf103擁有256K的FLASH,需要外接存儲器,這就增加了硬件設(shè)計的成本。

            μClinux結(jié)構(gòu)復(fù)雜,移植相對困難,內(nèi)核也較大,其實時性也差一些,若開發(fā)的嵌入式產(chǎn)品注重文件系統(tǒng)和與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用則μClinux是一個不錯的選擇。

            2、μC/OS-II

            μC/OS-II是在μC/OS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是用C語言編寫的一個結(jié)構(gòu)小巧、搶占式的多任務(wù)實時內(nèi)核。μC/OS-II能管理64個任務(wù),并提供任務(wù)調(diào)度與管理、內(nèi)存管理、任務(wù)間同步與通信、時間管理和中斷服務(wù)等功能,具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和擴展性強等特點。

            在文件系統(tǒng)的支持方面,由于μC/OS-II是面向中小型嵌入式系統(tǒng)的,即使包含全部功能,編譯后內(nèi)核也不到10 KB,所以系統(tǒng)本身并沒有提供對文件系統(tǒng)的支持。但是μC/OS-II具有良好的擴展性能,如果需要也可自行加入文件系統(tǒng)的內(nèi)容。

            在對硬件的支持上,μC/OS-II能夠支持當(dāng)前流行的大部分CPU,μC/OS-II由于本身內(nèi)核就很小,經(jīng)過裁剪后的代碼最小可以為2KB,所需的最小數(shù)據(jù)RAM空間為4 KB,μC/OS-II的移植相對比較簡單,只需要修改與處理器相關(guān)的代碼就可以。

            綜上可知,μC/OS-II是一個結(jié)構(gòu)簡單、功能完備和實時性很強的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核,針對于沒有MMU功能的CPU,它是非常合適的。它需要很少的內(nèi)核代碼空間和數(shù)據(jù)存儲空間,擁有良好的實時性,良好的可擴展性能,并且是開源的,網(wǎng)上擁有很多的資料和實例,所以很適合向stm32f103這款CPU上移植。

            3、

            (embedded Configurable operating system),即嵌入式可配置操作系統(tǒng)。

            它是一個源代碼開放的可配置、可移植、面向深度嵌入式應(yīng)用的實時操作系統(tǒng)。

            最大特點是配置靈活,采用模塊化設(shè)計,核心部分由小同的組件構(gòu)成,包括內(nèi)核、C語言庫和底層運行包等。

            每個組件可提供大量的配置選項(實時內(nèi)核也可作為可選配置),使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置,并通過不同的配置使得eCos能夠滿足不同的嵌入式應(yīng)用要求。

            eCos操作系統(tǒng)的可配置性非常強大,用戶可以自己加入所需的文件系統(tǒng)。eCos操作系統(tǒng)同樣支持當(dāng)前流行的大部分嵌入式CPU,eCos操作系統(tǒng)可以在16位、32位和64位等不同體系結(jié)構(gòu)之間移植。

            eCos由于本身內(nèi)核就很小,經(jīng)過裁剪后的代碼最小可以為10 KB,所需的最小數(shù)據(jù)RAM空間為10 KB。

            在系統(tǒng)移植方面 eCos操作系統(tǒng)的可移植性很好,要比μC/OS-II和μClinux容易。

            綜上所述,eCos最大特點是配置靈活,并且支持無MMU的CPU的移植,開源且具有很好的移植性,也比較合適于移植到stm32平臺的CPU上。但eCOS的應(yīng)用還不是太廣泛,還沒有像μC/OS-II那樣普遍,并且資料也沒有μC/OS-II多。eCos適合用于一些商業(yè)級或工業(yè)級對成本敏感的嵌入式系統(tǒng),例如消費電子領(lǐng)域中的一些應(yīng)用。

            4、FreeRTOS

            由于RTOS需占用一定的系統(tǒng)資源(尤其是RAM資源),只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數(shù)實時操作系統(tǒng)能在小RAM單片機上運行。

            相對于C/OS-II、 embOS等商業(yè)操作系統(tǒng),F(xiàn)reeRTOS操作系統(tǒng)是完全免費的操作系統(tǒng),具有源碼公開、可移植、可裁減、調(diào)度策略靈活的特點,可以方便地移植到各種單片機上運行,其最新版本為6.0版。

            作為一個輕量級的操作系統(tǒng),F(xiàn)reeRTOS提供的功能包括:任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理、記錄功能等,可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。

            FreeRTOS內(nèi)核支持優(yōu)先級調(diào)度算法,每個任務(wù)可根據(jù)重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級,CPU總是讓處于就緒態(tài)的、優(yōu)先級最高的任務(wù)先運行。

            FreeRT0S內(nèi)核同時支持輪換調(diào)度算法,系統(tǒng)允許不同的任務(wù)使用相同的優(yōu)先級,在沒有更高優(yōu)先級任務(wù)就緒的情況下,同一優(yōu)先級的任務(wù)共享CPU的使用時間。

            FreeRTOS的不足:

            相對于常見的μC/OS—II操作系統(tǒng),F(xiàn)reeRTOS操作系統(tǒng)既有優(yōu)點也存在不足。

            其不足之處, 一方面體現(xiàn)在系統(tǒng)的服務(wù)功能上,如FreeRTOS只提供了消息隊列和信號量的實現(xiàn),無法以后進先出的順序向消息隊列發(fā)送消息;另一方 面,F(xiàn)reeRTOS只是一個操作系統(tǒng)內(nèi)核,需外擴第三方的GUI(圖形用戶界面)、TCP/IP協(xié)議棧、FS(文件系統(tǒng))等才能實現(xiàn)一個較復(fù)雜的系統(tǒng), 不像μC/OS-II可以和μC/GUI、μC/FS、μC/TCP-IP等無縫結(jié)合。

            5、都江堰操作系統(tǒng)(djyos)

            都江堰操作系統(tǒng),簡稱djyos,得名于一個偉大的水利工程:都江堰。

            與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)不同,djyos不是以線程而是以事件為調(diào)度核心,這種調(diào)度算法使程序員擺脫模擬計算機執(zhí)行過程編寫程序的思維方式,而是按人類認知世界的方式編寫應(yīng)用程序,就如同在嵌入式編程中引入了VC似的。

            djyos的調(diào)度算法使程序員可以擺脫線程和進程的束縛,djyos沒有有關(guān)線程的api,一個完全不懂線程知識的程序員也可以順利地在djyos下編寫應(yīng)用程序。

            djyos 操作系統(tǒng)是以事件為核心進行調(diào)度的,這種調(diào)度策略使程序員可以按人類認知事物的習(xí)慣而不是計算機的習(xí)慣來編程。

            由上所述,對于stm32f103來說,移植μC/OS-II、eCos、FreeRTOS、都江堰操作系統(tǒng)是合適的。



          關(guān)鍵詞: μClinux eCos

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