什么是嵌入式操作系統(tǒng)？

嵌入式操作系統(tǒng)是一種專門的操作系統(tǒng)( OS )，旨在為非計算機的設(shè)備執(zhí)行特定任務(wù)。嵌入式操作系統(tǒng)的主要工作是運行允許設(shè)備完成其工作的代碼。嵌入式操作系統(tǒng)還使運行在操作系統(tǒng)之上的軟件可以訪問設(shè)備的硬件。

嵌入式操作系統(tǒng)通常在嵌入式系統(tǒng)中工作。嵌入式系統(tǒng)是支持機器的計算機。它在更大的機器上執(zhí)行一項任務(wù)。示例包括汽車中的計算機系統(tǒng)、交通燈、數(shù)字電視、ATM、飛機控制、銷售點 ( POS ) 終端、數(shù)碼相機、GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)、電梯和智能電表。

包含嵌入式系統(tǒng)的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)。嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部執(zhí)行基本操作，例如在沒有人工交互的情況下通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。

嵌入式操作系統(tǒng)如何工作？

嵌入式操作系統(tǒng)使嵌入式設(shè)備能夠在更大的系統(tǒng)中完成其工作。它與嵌入式系統(tǒng)的硬件通信以執(zhí)行特定功能。例如，電梯可能包含一個嵌入式系統(tǒng)，例如微處理器或微控制器，使其了解乘客按下了哪些按鈕。在該系統(tǒng)上運行的嵌入式軟件是嵌入式操作系統(tǒng)。

與通用計算機的操作系統(tǒng)相比，嵌入式操作系統(tǒng)的功能有限。根據(jù)相關(guān)設(shè)備的不同，系統(tǒng)可能只運行一個嵌入式應(yīng)用程序。但是，該應(yīng)用程序可能對設(shè)備的運行至關(guān)重要。鑒于此，嵌入式操作系統(tǒng)必須可靠且能夠在內(nèi)存和處理能力受限的情況下運行。

對于片上Raspberry PI系統(tǒng)，SD 卡充當(dāng)設(shè)備的硬盤驅(qū)動器并包含在設(shè)備上運行的代碼。SD 卡是可移動的，因此可以根據(jù)需要修改其內(nèi)容。各種操作系統(tǒng)都可以在 Raspberry PI 設(shè)備上運行。嵌入式操作系統(tǒng)使設(shè)備的硬件——例如 USB 和 HDMI 端口——可供運行在操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序訪問。

嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)備示例

具有嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備的一些示例包括：自動取款機、手機、電動汽車、工業(yè)控制系統(tǒng)( ICS )、基于Arduino 的設(shè)備。

Arduino 是一個開源平臺，帶有一個微控制器，可以處理簡單的輸入，例如溫度或壓力，并將它們轉(zhuǎn)換為輸出。這些設(shè)備有一個基本的嵌入式操作系統(tǒng)，其作用類似于引導(dǎo)加載程序和命令解釋器。基于Arduino 的設(shè)備的一個例子是遙控車。Arduino 從汽車控制器讀取輸入，并將輸出信息和命令發(fā)送到其他組件，例如制動器。

嵌入式操作系統(tǒng)的常見用途

嵌入式操作系統(tǒng)有多種用途，包括：

自動取款機。ATM 具有基本操作系統(tǒng)，使機器能夠讀取用戶的借記卡和個人識別號輸入并執(zhí)行銀行賬戶功能，如取款或查詢余額。操作系統(tǒng)除了對用戶輸入做出反應(yīng)并與 ATM 硬件通信之外，其他什么都不做。

手機。手機需要Android或iOS等操作系統(tǒng)來啟動手機并使應(yīng)用程序能夠與其他手機硬件進行通信。

電動汽車。微控制器托管處理制動或壓力感應(yīng)等功能的嵌入式操作系統(tǒng)。例如，前保險杠上的一定壓力可能會導(dǎo)致安全氣囊爆裂。這種類型的功能被稱為反應(yīng)操作，因為它對輸入做出反應(yīng)。

工業(yè)控制系統(tǒng)。 傳感器在工業(yè)控制系統(tǒng)中用于測量工廠狀況并在它們變得危險時發(fā)送警報。傳感器包含一個嵌入式操作系統(tǒng)，使它們能夠執(zhí)行這些任務(wù)。

紅綠燈。嵌入式操作系統(tǒng)使交通燈能夠以編程的時間間隔循環(huán)顯示不同的信號。

基本輸入輸出系統(tǒng)。在某些情況下，BIOS可以被視為嵌入式操作系統(tǒng)，因為它是使臺式計算機更復(fù)雜的操作系統(tǒng)能夠與計算機硬件交互的固件。

嵌入式系統(tǒng)包含硬件組件，嵌入式操作系統(tǒng)將這些硬件組件組織起來為更大的設(shè)備執(zhí)行任務(wù)。

嵌入式操作系統(tǒng)的類型

嵌入式操作系統(tǒng)專為它們將執(zhí)行的任務(wù)而設(shè)計。各種類型的操作系統(tǒng)包括：

多任務(wù)操作系統(tǒng)。一個多任務(wù)操作系統(tǒng)可以同時執(zhí)行多項任務(wù)。它使用作業(yè)調(diào)度來執(zhí)行基本任務(wù)。例如，手機操作系統(tǒng)在多個任務(wù)之間分配CPU 資源。

實時操作系統(tǒng)。一個實時操作系統(tǒng)的設(shè)計是反應(yīng)性的。它在收到輸入時進行處理，并在特定時間范圍內(nèi)做出響應(yīng)。如果響應(yīng)時間超出指定的時間段，系統(tǒng)可能會失敗。實時操作系統(tǒng)有時使用速率單調(diào)調(diào)度，它為任務(wù)分配優(yōu)先級。

單回路控制系統(tǒng)。這種類型的嵌入式操作系統(tǒng)對單個變量進行控制。一個例子是智能家居中的溫度控制。智能恒溫器會測量房屋內(nèi)的溫度，如果超過用戶設(shè)置的限制，則會關(guān)閉暖氣。