在应用方面嵌入式操作系统具有什么特点与优势?
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本文中,小编将对嵌入式操作系统予以介绍,如果你想对它的详细情况有所认识,或者想要增进对它的了解程度,不妨请看以下内容哦。
一、嵌入式操作系统
嵌入式操作系统(EmbeddedOperatingSystem,简称:EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式操作系统是一种专为嵌入式设备设计的操作系统,其核心功能和调度机制都是为了满足嵌入式系统的资源受限、实时性等要求而特别设计的。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动。嵌入式操作系统广泛应用于各种行业,包括工业控制、汽车电子、航空航天、消费电子、医疗设备等领域。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有:嵌入式实时操作系统μC/OS-II、嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks、Intewell OS和FreeRTOS等,以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。
随着我国物联网产业迅猛发展,国产装备自主可控需求旺盛,国产自主可控嵌入式操作系统发展步入快车道。
近年来,自主可控已成为市场热点,从芯片到软件不断升温。随着嵌入式系统向着体积更小、功能更强大发展,嵌入式技术已经成为工业产品数字化改造、智能化增值的关键性、带动性技术。
市场竞争激烈:嵌入式操作系统市场已经形成了一定的竞争格局,国内外多家企业都在该领域有所布局,包括国外的微软、谷歌、苹果等公司,以及国内的华为、阿里巴巴、腾讯等企业。
技术不断创新:随着嵌入式系统应用场景的不断扩大和复杂化,对操作系统的要求也在不断提高,需要不断进行技术创新和升级。
二、嵌入式操作系统在应用方面的特点和优势
1)系统内核小
由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的,系统资源相对有限,所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系统,内核只有5K。
2)专用性强
嵌入式系统的个性化很强,其中的软件系统和硬件的结合非常紧密,一般要针对硬件进行系统的移植,即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务,往往需要对系统进行较大更改,程序的编译下载要和系统相结合,这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。
3)系统精简
嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分,不要求其功能设计及实现上过于复杂,这样一方面利于控制系统成本,同时也利于实现系统安全。
4)高实时性
高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储,以提高速度;软件代码要求高质量和高可靠性。
5)多任务的操作系统
嵌入式软件开发要想走向标准化,就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行;但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专用库函数接口,用户必须自行选配RTOS(Real-Time Operating System)开发平台,这样才能保证程序执行的实时性、可靠性,并减少开发时间,保障软件质量。
6)需要开发工具和环境
嵌入式系统开发需要开发工具和环境。由于其本身不具备自主开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念,主机用于程序的开发,目标机作为最后的执行机,开发时需要交替结合进行。
三、嵌入式操作系统分类
1.微控制器(Microcontroller Unit,MCU)
微控制器(Microcontroller Unit,MCU),又称单片机。微处理器一般以某一种微处理内核为核心,每一种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置和封装。与EMPU相比,MCU的最大优点在于单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降,可靠性提高
微控制器比较有代表性的通用系列包括: 8501.P51XA,MCS-251,MCS96/196/296,C166/167,MC68HC05/11/12/16.68300和数目众多的ARM系列
2.DSP处理器(Digital Signal Processor,DSP)
DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP算法,编译效率高,指令执行速度也高。DSP处理器比较有代表性的产品是TI公司生产的TMS320系列(包括用于控制的C2000系列,移动通信的C5000系列,以及性能更高的C6000系列和C8000系列和Freescale公司生产的DSP56000系列,另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP结构的采用低成本,低功耗技术制造的R.E.A.L DSP处理器
3.嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor
Unit,EMPU)将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留与嵌入式应用有关的母板功能。与工业控制计算机相比,其优点在于体积小,重量轻,成本低以及可靠性高,但是电路板上必须包括ROM,RAM,总线接口,各种外设等器件,降低了系统的可靠性,技术保密性也较差。嵌入式微处理器目前主要有: Am186/88,386EX,SC-400,Power PC,68000,MIPS,ARM系列等
4.片上系统(System on Chip,SoC)各种通用处理器内核作为SoC设计公司的标准库,与许多其他嵌入式系统的外设一样,成为VLSI设计中国一种标准的器件,用标准的VHDL等语言描述,存储在器件库中,用户只需要定义出整个应用系统。出个别无法集成的器件以外,整个嵌入式系统大部分都可集成到一块或几块芯片中
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