嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，包括數(shù)據(jù)通信、信息家電、航空航天、工業(yè)控制、生物醫(yī)學(xué)電子、船舶工程、計(jì)算機(jī)外設(shè)、電信設(shè)備、交通運(yùn)輸、國(guó)防武器控制等領(lǐng)域，已經(jīng)形成IT產(chǎn)業(yè)爭(zhēng)奪的重點(diǎn)領(lǐng)域，它所帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)1萬(wàn)億美元。在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)已成為一種不可逆轉(zhuǎn)的潮流與時(shí)尚。
1 背景
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和芯片制造工藝的不斷進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛：從民用的電視、手機(jī)等電路設(shè)備到軍用的飛機(jī)、坦克等武器系統(tǒng)，到處都有嵌入式系統(tǒng)的身影。在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，采和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)RTOS)能夠支持多任務(wù)，使得程序開(kāi)發(fā)更加容易，便于維護(hù)，同時(shí)能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這已逐漸成為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一個(gè)發(fā)展方向。
2 嵌入式操作系統(tǒng)概述
嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件。它是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(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Browser等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，如能夠有效管理越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)資源;能夠把硬件虛擬化，使得開(kāi)發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解脫出來(lái);能夠提供庫(kù)函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及工具集等。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴(lài)性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。
嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史。縱觀(guān)嵌入式技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，大致經(jīng)歷了四個(gè)階段。
(1)無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入式算法階段
這一階段的嵌入式系統(tǒng)是以單芯片為核心的系統(tǒng)，具有與一些監(jiān)測(cè)、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。一般沒(méi)有明顯的操作系統(tǒng)支持，而是通過(guò)匯編語(yǔ)言編程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制。主要特點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對(duì)單一，針對(duì)性強(qiáng)，無(wú)操作系統(tǒng)支持，幾乎沒(méi)有用戶(hù)接口。
(2)簡(jiǎn)單監(jiān)控式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段
這一階段的嵌入式系統(tǒng)主要以嵌入式式器為基礎(chǔ)、以簡(jiǎn)單監(jiān)控式操作系統(tǒng)為核心。系統(tǒng)的特點(diǎn)是：處理器種類(lèi)繁多，通用性比較弱;開(kāi)銷(xiāo)小，效率高;一般配備系統(tǒng)仿真器，具有一定的兼容性和擴(kuò)展性;用戶(hù)界面不夠友好，主要用來(lái)控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運(yùn)行。
(3)通用的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段
以通用型嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，如VxWorks、pSos、Windows CE就是這一階段的典型代表。這一階段嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)是：能運(yùn)行在各種不同的微處理器上;具有強(qiáng)大的能用型操作系統(tǒng)的功能，如具備了文件和目錄管理、多任務(wù)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶(hù)界面等功能;具有豐富的API和嵌入式應(yīng)用軟件。
(4)以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)
伴隨著通用型嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的發(fā)展，面向Internet網(wǎng)絡(luò)和特定應(yīng)用的嵌入式操作系統(tǒng)正日益引起人們的重視，成為重要的發(fā)展方向。嵌入式系統(tǒng)與Internet的真正結(jié)合、嵌入式操作系統(tǒng)與應(yīng)用設(shè)備的無(wú)縫結(jié)合代表著嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的未來(lái)。
3 兩種源碼開(kāi)放的RTOS
嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有很多，如VxWorks、PalmOS、WindowsCE等。這些操作系統(tǒng)均屬于商品化產(chǎn)品，價(jià)格昂貴且由于源泉代碼不公開(kāi)導(dǎo)致了諸如對(duì)設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問(wèn)題;而開(kāi)放源碼的RTOS在成本和技術(shù)上有其特有的優(yōu)勢(shì)，在RTOS領(lǐng)域占有越來(lái)越重要的地位，本文將介紹μC/OS-II和eCos兩種優(yōu)秀的源碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)它們各自的特點(diǎn)和性能進(jìn)行分析和比較，給出相關(guān)的數(shù)據(jù)，為選擇一種合適的RTOS提供參考。
