微控制器MCU常用RTOS盘点
微控制器（MCU）广泛应用在各行各业，如各式家电、工业自动化，实时控制、资料采集等领域，为因应工控所需的实时(Realtime)控制、快速回应等需求，因此MCU大多搭载RTOS（实时操作系统）运行。随著物联网的兴起，软件业也为RTOS加入物联网的成分，以提早卡位物联网的核心软件市场… 各种处理器专用之OS 在一般功能(General-purpose)的处理器市场分类中，若以功能与执行速度来说，大致分为CPU > MPU > MCU。CPU的功能最强，主要应用在计算机产品；MPU功能次之，其应用多元，主要应用在嵌入式系统与精简型计算机等多种；而MCU则是以单一应用为主，应用在各式家电、电子产品、嵌入式产品、穿戴式装置、物联网(IoT)应用产品等控制应用。
MCU内部集成了KHz～MHz级的CPU、KB～MB级的存储器单元(RAM与ROM/EEPROM/Flash)、时脉产生器(Oscillator；Clock Generator)、与I/O扩充单元等，可视为一种速度较慢的系统单芯片(SoC)。 由于内部存储器容量小，因此大型操作系统如Windows、Linux等是不可能塞入MCU去执行的，且MCU大多被应用在实时控制的环境，因此许多容量小的RTOS（Real-Time Operating System；实时操作系统），便成为开发MCU软件的主要平台。 主打嵌入式应用的中高阶RTOS RTOS的种类繁多，主要设计给基于MPU或MCU的嵌入式系统所使用。例如MPU等级专用的有Integrity、QNX、VxWorks等功能强大之RTOS；至于体积较小巧，主要支持MCU等级为主的RTOS，则有Nucleus、ThreadX、Unison OS、ucOS II/III等等。 以Green Hills Software推出的Integrity OS为例，就是一种支持MPU (甚至CPU等级)为主的RTOS。其强项在于Integrity-178版本已通过EAL 6+?(信息安全)认证与DO-178B(飞安环境) A级认证，被应用在极度重视安全和可靠性的市场，例如战斗机(如B-2、F-16、F-22、F-35)与民航机(如Airbus A380)等领域。该RTOS支持ARM、XScale、Blackfin、Freescale (已并入NXP) ColdFire、MIPS、PowerPC、AMD x86(嵌入式APU)等CPU/MPU平台。 另一个知名的QNX RTOS，采用微核心架构，是唯一成功打入商用市场的OS，其强项是多媒体的实时处理能力，适用于车(机)上娱乐装置与手机等嵌入式市场。QNX于2010年被BlackBerry购并，并开发出BB 10操作系统。QNX支持IA32、MIPS、PowerPC、SH-4、ARM、StrongARM、XScale等CPU/MPU平台。 至于象是IntervalZero的RTX、RTX64，则是设计来与微软Windows共存共容的RTOS，搭配EtherCAT协定来做为工厂自动化的应用。其中，Windows主要负责GUI、储存、运算，RTX则负责实时工控与资料采集，让工控软件开发更容易。以上的RTOS都是MB至GB等级的MPU等级OS，不适用于MCU的环境。 主打MCU应用的商用RTOS 中低阶RTOS部分，主要是把软件功能极尽精简到MB甚至KB等级，使整个OS与主要应用程序，均可以塞入MCU里的ROM/EEPROM/Flash。由于MCU应用的领域更加广泛，其软件必须力求更加精简，因此MCU专用的RTOS大多具备非常高度模块化的架构，从核心、驱动程序、档案系统、外围I/O、网络支持等，都可以量身订作，以利产品快速上市。 商用的RTOS有些会提供原始码给授权客户，而开源的RTOS则更能自由使用，让开发人员可以编译出程序码最小、最佳化的执行环境。 由于各芯片厂所推出的MCU产品／开发板，都会有其对应的OS与IDE(集成软件开发环境)，但这些OS与软件开发环境可能只适用于该厂的MCU产品，因此第三方软件厂商，就开发出跨芯片／跨硬件平台的OS与IDE，让开发人员不须因为换了硬件平台，软件就必须全部改写。 目前MCU OS/IDE市场占有率最高的，大多是软件公司所推出商用RTOS(搭配各厂商的MCU产品)，然随著ARM推出Cortex-M、Cortex-R等指令集架构，进军穿戴式与物联网应用市场，使得ARM架构(采开源码)的RTOS开始有提升的趋势。 ARM MCU促使开源RTOS兴起 近年来由于ARM架构的处理器横扫全球智能行动装置(手机／平板)市场，除了搭配各MCU/MPU硬件平台所推出的商用RTOS/IDE之外，为进军物联网与穿戴式的MCU级应用，ARM推出Cortex-M与Cortex-R的指令集架构，搭配开源的OS/IDE来抢占MCU的应用市场。 例如ARM推出的mbed OS与相关开发环境，便着重于嵌入式装置与IoT的应用，具备连接性、高效率、安全性、生产力的OS，搭配其mbed-rtos函式库，亦可做为RTOS的应用。该mbed开发环境，可开发出智能家庭、智慧城市、穿戴式等应用产品。 此外，坊间针对ARM平台所推出的开源RTOS/IDE很多，例如FreeRTOS、uKOS-II、Atomthreads、BeRTOS社群版、ChibiOS/RT、CoActionOS、eCos、Embox、Erika Enterprise/RT-Druid、Keil (ARM) RTX、Lepton、nOS、Nut/OS、NuttX、RIOT、RT-Thread、TI-RTOS-KERNEL(SYS/BIOS)、TNeo等等，让开发人员有更多的选择。 其它专用MCU的非实时OS概述 此外，也有许多针对MCU设计的开源OS (非RTOS)，但同样具有体积小的特性，有些是针对IoT的WSN(无线感测网络)应用，例如Contiki OS、TinyOS。而有些则具备一般桌上型图形化使用接口(GUI)，例如SymbOS、Wheels OS等。
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