嵌入式实时操作系统的理解与理解orplants

在嵌入式系统的应用开发中,采用嵌入式实时操作系统(简称RTOS)能够支持多任务,使得程序开发更加容易,便于维护,同时能够提高系统的稳定性和可靠性。系统级:指RTOS运行在1个小型的计算机系统中完成实时的控制作用。

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英文名

嵌入式实时操作系统,缩写为(RTOS)。

系统定义

当外部事件或数据产生时,它能够以足够快的速度接受并处理它们。 处理结果可以控制生产过程或在规定时间内快速响应处理系统,协调控制所有实时任务。 运行嵌入式操作系统。

注:在工业控制、军事装备、航空航天等领域,对系统响应时间有严格的要求,这就需要使用实时系统。 我们常说的嵌入式操作系统就是嵌入式实时操作系统。 如μC/OS-II、eCOS和Linux、HOPEN OS。 因此,对嵌入式实时操作系统的理解应该在对嵌入式系统的理解的基础上,加上对响应时间的要求。

IEEE 定义

嵌入式系统是“用于控制、监视或协助设备、机械或工厂操作的设备”。

注:IEEE 是国际电气和电子工程师协会。

一般定义

它是以应用为中心,以计算机技术为基础,具有可扩展的软硬件,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的特殊计算机系统。

背景广播

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随着计算机技术的飞速发展和芯片制造技术的不断进步,嵌入式系统的应用日益广泛:从民用电视、手机等电路设备到军用飞机、坦克等武器系统,嵌入式系统都可以随处可见。 在嵌入式系统的应用开发中,使用嵌入式实时操作系统(简称RTOS)可以支持多任务,使程序开发更容易、更容易维护,同时提高系统的稳定性和可靠性。 这逐渐成为嵌入式系统开发的一个发展方向。

发展历程播报

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1981年,Ready System开发了世界上第一个商用嵌入式实时内核(VRTX32),到今天已经有近20年的历史了。 20世纪80年代的产品只支持一些16位微处理器,如68k、8086等,此时的RTOS只有内核,主要出售二进制代码。 当时的产品除了VRTX之外,还包括IPI的MTOS和ISI在20世纪80年代后期的PSOS。 产品主要应用于军事和电信设备。 20世纪90年代,现代操作系统设计思想,如微内核设计技术和模块化设计思想,开始渗透到RTOS领域。 老牌RTOS厂商如Ready System(1995年与Microtec Research合并)也推出了新一代VRTXsa实时内核,新一代RTOS厂商Windriver推出了Vxwork。 此外,在此期间,各家公司都力求摆脱完全依赖第三方工具的束缚,通过获取、授权或使用免费工具链的方式形成完整的开发环境。 比如ISI的Prismt、大名鼎鼎的Tornado(Windriver)以及老牌的Spectra(VRTX开发系统)等。

20 世纪 90 年代中期,互联网在北美变得越来越流行。 网络设备制造商和终端产品制造商要求RTOS具有网络和图形界面功能。 为了方便大量现有的软件代码的使用,他们希望RTOS厂商支持标准的API,比如POSIX、Win32等,并希望RTOS的开发环境与他们所使用的UNIX和Windows保持一致。已经很熟悉了。 这一时期的代表产品有Vxwork、QNX、Lynx和WinCE。

技术发展报告

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可见,进入20世纪90年代后,RTOS在嵌入式系统设计中的主导地位已经确定。 越来越多的工程师使用RTOS,越来越多的新用户愿意选择购买而不是自行开发。 我们注意到RTOS的技术发展有以下变化:

1、由于新型处理器越来越多,RTOS自身结构的设计更容易移植,以便在短时间内支持更多类型的微处理器。

2、开源趋势影响了RTOS厂商。 相当多的RTOS厂商在销售RTOS时,都包含了源程序代码和生产使用费。

3、后PC时代,更多的产品采用RTOS,实时性要求不高,比如手持设备。 微软的WinCE、Plam OS、Java OS等RTOS产品就是针对这些应用而开发的。

4、电信设备和控制系统所需的高可靠性对RTOS提出了新的要求。 OSE和瑞典Enea公司的WindRiver新推出的Vxwork AE在支持HA(高可用性)和热切换等特性上下了很大的功夫。

5、Windriver收购ISI,在RTOS市场形成相当的垄断地位。 然而,由于Windriver决定放弃PSOS,转而开发Vxwork和PSOS合二为一的版本,PSOS用户再次走到了选择RTOS的十字路口。 获得了其他 RTOS 制造商的机会。

6. 嵌入式Linux已经应用于消费电子设备中。 韩国和日本的一些公司已经推出了基于嵌入式Linux的手持设备。 嵌入式Linux得到了Intel、Motorola等半导体厂商的大力支持和投资。

未来应用广播

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RTOS 可分为 3 个不同的区域:

1、系统级:是指运行在小型计算机系统中完成实时控制功能的RTOS。 这一领域将主要是微软和Sun竞争的地方。 传统上,Unix 在这方面具有绝对优势。 通过收购,Sun将其Solaris与Chrous os(以前是欧洲的RTOS)结合起来,微软则推广了NT的嵌入式版本“Embedded NT”。 此外,嵌入式Linux将凭借开源代码和丰富软件资源的优势,进军系统级RTOS市场。

2、板级:传统RTOS的主要市场。 Vxwork、PSOS、QNX、Lynx和VRTX的应用将主要集中在航空航天、电话和电信设备。

3、SOC级(片上系统):新一代RTOS领域:主要应用于消费电子、互联网和手持设备等产品。 代表产品包括Symbian 的Epoc、ATI 的Nucleus 和Express Logic 的Threadx。 老牌RTOS厂商的产品VRTX、Vxwork也正在关注这个市场。

在某种程度上,不会有一个标准的RTOS(就像桌面系统中微软的Windows),因为嵌入式应用程序本身极其多样化。 在一定时期、一定行业内,会出现具有绝对领先地位的RTOS,如当今宽带数据通信设备中的Vxwork和亚洲手持设备市场中的WinCE。 不过,这种垄断并非牢不可破,因为某种程度上用户和合作伙伴更愿意培养新的竞争对手。 例如Intel投资的Montivista和Motorola投资的Lineo这两款嵌入式Linux系统,表明半导体制造商更愿意看到一个经济实惠且开放的RTOS环境。

中国现状广播

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中国将成为全球最大的RTOS市场之一。 因为中国拥有全球最大的电信市场。 据信息产业部预测,中国将在未来2至3年内成为全球最大的手机市场(每部手机都运行RTOS)。

如此巨大的电信市场将孕育出大量的电信设备制造商,这将创造大量的RTOS和开发工具市场机会。 截至2013年,中国大部分设备制造商在采用RTOS时首先考虑的是国外产品。

目前,中国市场流行的RTOS主要有Vxwork、PSOS、VRTX、Nucleus、QNX和WinCE等。 由于大多数 RTOS 都嵌入在设备的控制器上,因此大多数用户不愿意冒险尝试新的 RTOS。

但我们也注意到,目前RTOS在中国市场的销量还很小。 这主要有两个原因:

1、中国设备厂商的规模普遍无法与国外公司相比,开发和人员成本相对较高,因此RTOS对于中国用户来说相对昂贵。

2、国内大部分用户还没有开始购买RTOS使用费。 主要原因是:产品没有按计划量产,没有缴纳专利费的意识。 需要注意的是,大多数二进制RTOS在产品量产时都必须支付专利费,或者按数量购买,或者与制造商讨论一次性买断,制造商会直接向你颁发许可协议。 据国外RTOS厂商介绍,其年收入的30%来自专利费。

分类介绍播报

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μTenux

μTenux[1]是一个开源、免费的硬实时嵌入式操作系统。 开发团队来自大连。 它主要针对ARM Cortex M0-M4系列微控制器。 其核心采用20世纪80年代出现的μT-Kernel。 在全球嵌入式最发达的日本日本,μT-Kernel占有60%的份额。 与此同时,tecoss中文开源社区也推出了Tenux,针对的是ARM Cortex的R系列和A系列。 目前,友龙软件是全球知名公司ARM的合作伙伴,以及Ti、ATMEL、ST、T-Engine、东软、天府软件园、TEG、Parasoft等芯片厂商的合作伙伴[1]。

目前,μTenux官方稳定版本代码为V1.5.00r160。 [1]

DJYOS

DJYOS是一个嵌入式实时操作系统,不被认为可以在通用计算机/服务器上与windows、linux和unix竞争。

DJYOS操作系统以事件为核心进行调度。 这种调度策略可以让程序员按照人类认知事物的习惯而不是计算机的习惯来编程。

在普通操作系统中,调度是基于线程的,事件作为线程数据。 号称“事件触发”的软件模型也有等待的线程。 当特定事件发生时,线程恢复运行并将其用作处理输入数据。

以事件为核心的调度,将线程虚拟机视为处理事件所需的资源,就像设备、内存一样。 当需要处理事件时,为该事件分配或创建线程虚拟机并启动该线程虚拟机。 机器处理事件。

在嵌入式领域,DJYOS要与linux、wince等非实时操作系统,以及vxworks、qnx等实时操作系统竞争。

DJYOS的目标是改变中国没有(有影响力的)操作系统的状况。 在不久的将来,世界上流行的操作系统之一将来自中国。

VxWorks

VxWorks是美国WindRiver公司的产品。 它是嵌入式系统领域应用广泛、市场占有率较高的嵌入式操作系统。

VxWorks实时操作系统由400多个相对独立、短小紧凑的目标模块组成。 用户可以根据自己的需求选择合适的模块来定制和配置系统; 它提供基于优先级的任务调度、任务间同步和通信、中断处理和定时器。 以及内存管理等功能,内置符合POSIX(便携式操作系统接口)规范的内存管理,以及多处理器控制程序; 并且具有简单易懂的用户界面,甚至可以将核心缩小到8 KB。

μC/OS-II

μC/OS-II是在μC-OS的基础上发展起来的,由美国嵌入式系统专家Jean J. Labrosse开发,是一个用C语言编写的紧凑型、抢占式多任务实时内核。 μC/OS-II可管理64个任务,提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能。 它具有执行效率高、占用空间小、实时性能和可扩展性优良等特点。 性欲强等特征。

μClinux

μClinux是一个优秀的嵌入式Linux版本。 它的全称是微控Linux,字面意思就是微控Linux。 与标准Linux相比,μClinux的内核非常小,但它仍然继承了Linux操作系统的主要特点,包括良好的稳定性和可移植性、强大的网络功能、优秀的文件系统支持以及丰富的标准API。 以及TCP/IP网络协议等。由于没有MMU内存管理单元,多任务的实现需要一定的技巧。

生态系统

eCos(embedded Configurable Operating System),即嵌入式可配置操作系统。 它是一个开源、可配置、可移植、实时操作系统,适用于深度嵌入式应用程序。 最大的特点是配置灵活,模块化设计。 核心部分由晓通组件组成,包括内核、C语言库和底层运行包。 每个组件都可以提供大量的配置选项(实时内核也可以作为可选配置),可以使用eCos提供的配置工具轻松进行配置,不同的配置使eCos能够满足不同的嵌入式应用需求。

RTXC

RTXC是C语言中Real-Time eExecutive的缩写。 它是一个灵活的多任务实时内核,已经在工业应用中经过测试,可广泛应用于使用8/16位微控制器、16/32位微处理器和DSP处理器的各种嵌入式应用中。 中国微控制器公共实验室“经过几年的调查,认为更适合中国国情”向中国市场推出的两款嵌入式实时多任务操作系统之一。

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