計(jì)算機(jī)嵌入式操作系統(tǒng)研究

　　摘要：嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的靈魂，它減少了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作量，很大程上提升了嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，并使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)更具科學(xué)性，為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。本文簡(jiǎn)單的介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的概念，主要特點(diǎn)，以及分類(lèi)，最后介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法以及注意事項(xiàng)。
　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) 分類(lèi) 特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)方法
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　隨著嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，操作系統(tǒng)也顯得越來(lái)越重要，于是就出了嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)ESO(Embedded Operating System)是嵌入式硬件及軟件系統(tǒng)的極為重要的組成部分，一般包含與硬件相關(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Browser。以下將詳細(xì)介紹嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)特點(diǎn)、分類(lèi)、實(shí)現(xiàn)方法。
　　1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)
　　嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬資源均由嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行分配、調(diào)度、控制以及協(xié)調(diào)。嵌入式操作系統(tǒng)必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，可以某些模塊的裝卸來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。因此嵌入式操作系統(tǒng)除了具備一般操作系統(tǒng)所具備的特點(diǎn)外，還具備以下特點(diǎn)：
　?。?）體積小巧
　　嵌入式系統(tǒng)所提供的資源比較有限，為滿(mǎn)足其硬件的限制，嵌入式操作系統(tǒng)就一定要做到小巧
　?。?）可裝卸性
　　嵌入式操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)具有開(kāi)放性、可伸縮性，可根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行裝卸，對(duì)相應(yīng)的模塊進(jìn)行去除或者簡(jiǎn)化，極大的滿(mǎn)足了嵌入式系統(tǒng)需要根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)裝卸的功能需求。此特征在嵌入式系統(tǒng)的模塊劃分中需事先考慮周到。
　?。?）強(qiáng)實(shí)時(shí)性
　　在當(dāng)今信息時(shí)代，人們?yōu)榱藶檫M(jìn)一步?jīng)Q策爭(zhēng)取時(shí)間，對(duì)信息處理的時(shí)效性要求要高。因此嵌入式系統(tǒng)工作對(duì)實(shí)時(shí)性的要求也較高，它是用來(lái)評(píng)價(jià)操作系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。而嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性一般較強(qiáng)，適用于各種設(shè)備控制中。
　?。?）統(tǒng)一的接口
　　嵌入式操作系統(tǒng)可的供各種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)接口。隨著各類(lèi)嵌入式操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，考慮到為嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)者提供統(tǒng)一的服務(wù)接口，就必須約定嵌入式系統(tǒng)提供的接口，從而為嵌入式應(yīng)用軟件的運(yùn)行提供無(wú)關(guān)性平臺(tái)。
　?。?）操作簡(jiǎn)便，易學(xué)
　　嵌入式操作系統(tǒng)所提供的GUI圖形界面，操作方便、簡(jiǎn)單、友好，易學(xué)易用。
　?。?）網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大
　　嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)TCP／IP協(xié)議及其它協(xié)議都支持，并且為T(mén)CP／UDP／IP／PPP協(xié)議提供支持以及統(tǒng)一的MAC訪問(wèn)層接口，網(wǎng)絡(luò)功能很強(qiáng)大，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口。
　?。?）弱交互性
　　一般嵌入式系統(tǒng)的工作過(guò)程不需要人進(jìn)行干預(yù)。ESO的用戶(hù)接口也大多不提供操作命令，它直接通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用命令為用戶(hù)程序提供服務(wù)
　?。?）強(qiáng)穩(wěn)定性
　　嵌入式系統(tǒng)一量開(kāi)始正常運(yùn)行就不再要人人進(jìn)行過(guò)多的干預(yù)，在這種情況下，就對(duì)負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的嵌入式操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了較高的要求。
　?。?）固化代碼
　　在嵌入系統(tǒng)中，EOS及應(yīng)用軟件均被固化在嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的ROM中。嵌入式系統(tǒng)中很少用到輔助存儲(chǔ)器，而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng)，所以EOS的文件管理功能也較容易白拆卸。
　　2 嵌入式操作系統(tǒng)的分類(lèi)
　　當(dāng)前，常用的嵌入式操作系統(tǒng)可分為：商用系統(tǒng)、專(zhuān)用系統(tǒng)以及開(kāi)放系統(tǒng)三大類(lèi)
　?。?）商用嵌入式操作系統(tǒng)
　　商用嵌入式操作系統(tǒng)功能較強(qiáng)大，輔助工具較齊全，可應(yīng)用的范圍也較廣，在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，例：WircroSoft的Windows CE 、WindRiver的vxWorks、EPSON的ROS33、CoreTek的DeltaOS 、pSOS+、3Com的Palm OS、以及中科院的Hopen等。
　　（2）專(zhuān)用嵌入式操作系統(tǒng)
　　專(zhuān)用嵌入式操作系統(tǒng)一般不對(duì)用戶(hù)公開(kāi)，它是一些專(zhuān)業(yè)的公司針對(duì)該公司產(chǎn)品所特制的嵌入式操作系統(tǒng)。專(zhuān)用嵌入式操作系統(tǒng)功能相對(duì)較弱，但具有較強(qiáng)的針對(duì)性，而且比普通的商用嵌入式操作系統(tǒng)更加安全可靠。
　　（3）開(kāi)放嵌入式操作系統(tǒng)
　　開(kāi)放嵌入式操作系統(tǒng)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一類(lèi)操作系統(tǒng)。因?yàn)閼?yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者可免費(fèi)得到這些系統(tǒng)的源代碼，因此開(kāi)發(fā)難度低。但開(kāi)放嵌入式操作系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)單、技術(shù)支持以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性也相對(duì)較差，因此對(duì)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者提出了較高的要求。
　　3 嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
　　當(dāng)前，國(guó)際上涌現(xiàn)了許多功能較強(qiáng)的嵌入式操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)所采用的體系結(jié)構(gòu)以及技術(shù)手段各有特色，我們可能通過(guò)對(duì)這些嵌入式操作系統(tǒng)的思路進(jìn)行分析從而找到解決在嵌入式操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中所出現(xiàn)的困難的方法。
　?。?）主機(jī)、目標(biāo)機(jī)的體系結(jié)構(gòu)
　　當(dāng)前許多嵌入式操作系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中都采取了主機(jī)、目標(biāo)機(jī)的設(shè)計(jì)方法。眾所周知，凹凸于嵌入式開(kāi)發(fā)的工具的欠缺并且難以掌控，從而增加了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難度。而主機(jī)、目標(biāo)機(jī)關(guān)體系結(jié)構(gòu)是將開(kāi)發(fā)工具放在主機(jī)上，目標(biāo)機(jī)上則放操作系統(tǒng)的核心模塊，操作系統(tǒng)則支持跟蹤調(diào)式。如此，設(shè)計(jì)者便可在目標(biāo)機(jī)上對(duì)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件進(jìn)行運(yùn)行，而開(kāi)發(fā)、調(diào)試就通過(guò)主機(jī)，使開(kāi)發(fā)的過(guò)程變得相對(duì)簡(jiǎn)單。
　　（2）劃分模塊
　　嵌入式系統(tǒng)在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，就不同的應(yīng)用目的擁有不同的功能、結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致了用于不同的嵌入式系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)的不同。因此，在設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分的考慮到系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)的劃分，從而增加嵌入式系統(tǒng)操作的適用性及靈活性。當(dāng)前，增強(qiáng)操作系統(tǒng)的模塊性是嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)總趨勢(shì)。其具體的實(shí)現(xiàn)方法就是將操作系統(tǒng)一些核心的功能獨(dú)立出來(lái)，做單獨(dú)立的方便拆卸的模塊。
　?。?）充分利用現(xiàn)有資源
　　雖然當(dāng)今軟件技術(shù)已高度發(fā)達(dá)，但從頭設(shè)計(jì)一個(gè)操作系統(tǒng)也需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此為減少操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作量可充分利用現(xiàn)有的資源進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　?。?）制定API標(biāo)準(zhǔn)
　　為實(shí)現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)的透明性以及無(wú)關(guān)性，方便用戶(hù)的使用，就需要給用戶(hù)提供標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)用的應(yīng)用程序接口（API）
　　通過(guò)以上方式便可實(shí)現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)，另在設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)還需遵循以下原則：充分利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)使得所設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)具有較高的性?xún)r(jià)比；要考慮到操作系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的匹配性；在滿(mǎn)足嵌入系統(tǒng)功能的同時(shí)要盡可能簡(jiǎn)單，從而節(jié)約系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)費(fèi)用。
　　結(jié)語(yǔ)：嵌入式操作系統(tǒng)雖然發(fā)展較迅速，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但發(fā)展尚未成熟，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行總結(jié)創(chuàng)新，對(duì)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行完善。
　　
　　
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