基于STM平臺(tái)且滿足實(shí)時(shí)控制要求操作系統(tǒng),有以下5種可供移植選擇。分別為μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS和都江堰操作系統(tǒng)(djyos)。
下面分別介紹這五種嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)及不足。
1、μClinux
μClinux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(qiáng)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?yàn)闆]有MMU內(nèi)存管理單元,所以其多任務(wù)的實(shí)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(shí)現(xiàn)方式,分為實(shí)時(shí)進(jìn)程和普通進(jìn)程,分別采用先來先服務(wù)和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度,僅針對中低檔嵌入式CPU特點(diǎn)進(jìn)行改良,且不支持內(nèi)核搶占,實(shí)時(shí)性一般。
綜上可知,μClinux最大特點(diǎn)在于針對無MMU處理器設(shè)計(jì),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(chǔ)器,這就增加了硬件設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)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(gè)不錯(cuò)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(gè)結(jié)構(gòu)小巧、搶占式的多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核。μC/OS-II能管理64個(gè)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(shí)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(shí)時(shí)性能優(yōu)良和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。
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(kuò)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(gè)結(jié)構(gòu)簡單、功能完備和實(shí)時(shí)性很強(qiáng)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(chǔ)空間,擁有良好的實(shí)時(shí)性,良好的可擴(kuò)展性能,并且是開源的,網(wǎng)上擁有很多的資料和實(shí)例,所以很適合向stm32f103這款CPU上移植。
3、eCos
eCos(embedded Configurable operating system),即嵌入式可配置操作系統(tǒng)。
它是一個(gè)源代碼開放的可配置、可移植、面向深度嵌入式應(yīng)用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
最大特點(diǎn)是配置靈活,采用模塊化設(shè)計(jì),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(yùn)行包等。
每個(gè)組件可提供大量的配置選項(xiàng)(實(shí)時(shí)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(qiáng)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(diǎn)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(tái)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(fèi)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能在小RAM單片機(jī)上運(yùn)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(fèi)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(diǎn),可以方便地移植到各種單片機(jī)上運(yùn)行,其最新版本為6.0版。
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