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- 19-/201 2.03/电子技术》》嵌入式操作系统的发展现状西安外事学院工学院　苏培华【摘要】 嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件， 负责嵌入系统的全部软、 硬件资源的分配和调度工作， 它必须体现其所在系统的特征， 能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。 随着Internet技术的发展、 信息家电的普及应用及嵌入式操作系统的微型化和专业化， 嵌入式操作系统开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。【关键词】 嵌入式操作系统； 嵌入式系统　　1. 引言　　嵌入式操作系统EOS(Embedded Oper-ating System) 是一种用途广泛的系统软件， 它 与嵌入式系统密不可分。 嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、 外围硬件设备、 嵌入式操作系统以及用户 的应用程序等四个部分组成， 它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件” 。　　嵌入式技术的发展， 大致经历了 四个阶段： 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统， 同时具有与监测、 伺服、 指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、 以简单操作系统为核心的嵌入式系统。 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统， 这是一个正在迅速发展的阶段。 嵌入式系统的发展对嵌入式操作系统提出了 更高的要求。 因此， 对嵌入式操作系统的结构、 设计、 用户 界面等诸多方面进行深入研究， 将有助于嵌入式系统的应用和发展。　　2. 嵌入式操作系统的发展状况　　国外嵌入式操作系统已经从简单走向成熟， 主要有Vxwork、 QNX、 Palm OS、Windows CE等。 国内的嵌入式操作系统研究开发有2种类型， 一类是基于国外操作系统二次开发完成的， 如海信的基于Windows CE的机顶盒系统； 另一类是中国自 主开发的嵌入式操作系统， 如凯思集团公司自 主研制开发的嵌入式操作系统Hopen OS（“女娲计划” ） 等。　　Windows CE内核较。 能作为一种嵌入式操作系 统应用 到工业控制等领域。 其优点在于便携性、 提供对微处理器的选择以及非强行的电源管理功能。内置的标准通信能力使Windows CE能够访问Internet并收发E-mail或浏览Web。除此之外， Windows CE特有的与Windows类似的用户 界面使最终用户 易于使用。Windows CE的缺点是速度慢、 效率低、价格偏高、 开发应用程序相对较难。　　3Com公司的Palm OS在掌上电脑和PDA市场上独占其霸主地位， 它 有开放的操作系统应用程序接口(API) ， 开发商可根据需要自行开发所需的应用程序。　　QNX是由加拿大QSSL公司开发的分布式实时操作系统， 它 由微内 核和一组共操作的进程组成， 具有高度的伸缩性，可灵活地剪裁， 最小配置只占用几十KB内存。 因此， 可以广泛地嵌入到智能机器、 智 能仪器仪表、 机顶盒、 通讯设备、 PDA等应用中去。　　Hopen OS是凯思集团自 主研制开发的嵌入式操作系统， 由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。 其核心Hopen Kernel一般为10KB左右大。 占用空间。 并具有实时、 多任务、 多线程的系统特征。　　在众多 的 实 时操作系 统和 嵌入式操作系 统产品 中 ， Wi ndRi ver公司 的VxWorks是较为有特色的一种实时操作系统。 VxWorks支持各种工业标准， 包括POSIX、 ANSI C和TCP/IP网络协议。VxWorks运行系统的核心是一个高效率的微内 核， 该微内 核支持各种实时功能，包括快速多任务处理、 中断支持、 抢占式和轮转式调度。 微内 核设计减轻了 系统负载并可快速响应外部事件。 在美国宇航局的“ 极地登陆者” 号、 “深空二号” 和火星气候轨道器等登陆火星探测器上， 就采用了 VxWorks， 负责火星探测器全部飞行控制， 包括飞行纠正、 载体自 旋和降落时的高度控制等， 而且还负责数据收集和与地球的通信工作。 目 前在全世界装有VxWorks系统的智能设备数以百万计， 其应用范围遍及互联网、电信和数据通信、 数字影像、 网络、 医学、 计算机外设、 汽车、 火控、 导航与制导、 航空、 指挥、 控制、 通信和 情报、 声纳与雷达、 空间与导弹系统、 模拟和测试等众多领域。　　3. 嵌入式Li nux的应用开发前景　　Linux是个与生俱来的网络操作系统， 成熟而且稳定。 Linux是源代码开放软件， 不存在黑箱技术， 任何人都可以修改它， 或者用它 开发自 己的产品。Linux系统是可以定制的， 系统内核目 前已经可以做得很小。 一个带有中文系统及图形化界面的核心程序也可以做到不足1MB， 而且同样稳定。 Linux作为一种可裁减的软件平台系统， 是发展未来嵌入设备产品的绝佳资源， 遍布全球的众多Linux爱好者又能给予Linux开发者强大的技术支持。 因此， Linux作为嵌入式系统新的选择， 是非常有发展前途的。　。1） 与硬件芯片的紧密结合　　后PC时代的 智 能设备已 经逐渐地： 了 硬件与 软 件的 界限 ， S OC系 统（System On Chip） 的发展就是这种软硬件无缝结合趋势的证明。 随着处理器片内 微码的发展， 在将来可能出现在处理器片内嵌进操作系统的代码模块。　　嵌入式Linux的一大特点是： 与硬件芯片(如SOC等) 的紧密结合。 它不是一个纯软件的Linux系统， 而比一般操作系统更加接近于硬件。 嵌入式Linux的进一步发展， 逐步地具备了 嵌入式RTOS的一切特征： 实时性及与嵌入式处理器的紧密结合。　。2） 开放的源代码　　嵌入式Linux的另 一大特点是： 代码的开放性。 代码的开放性是与后PC时代的智能设备的多样性相适应的。 代码的开放性主要体现在源代码可获得上，Linux代码开发就像是“集市式” 开发，任意选择并按自 己的意愿整合出新的产品。　　对于嵌入式Linux， 事实上是把BIOS层的功能实现在Linux的driver层。 目前， 在Linux领域， 已经出 现了 专门为Linux操作系统定制的自由软件的BIOS代码， 并在多款主板上实现此类的BIOS层功能。　。 3） 嵌入式Linux与硬件芯片的紧密结合　　对于许多信息家电的应用来说， 嵌入的性能指标是最难满足的， 只有靠提高芯片的集成度与装配密度来解决。 嵌入式Linux与标准Linux的一个重要区别是嵌入式Linux与硬件芯片的紧密结合。这是一个不可逾越的难点， 也是嵌入式Linux技术的关键之处。 嵌入式Linux和商用专用RTOS一样， 需要编写BSP(Board Support Package) ， 这相当于编写PC的BIOS。 这不仅仅是嵌入式Linux的难点，也是使用商用专用RTOS开发的难点。 硬件芯片（SOC芯片或者是嵌入式处理器）的 多 样性也 决定了 代码开放的 嵌入式Linux的成功。 嵌入式系统的发展， 必然导致软硬件无缝结合的趋势， 逐渐地： 硬件与软件的界限， 在将来可能出现SOC片内的操作系统代码模块。　　随着处理器片内 微码的发展， 在将