单片机编程时,我们都知道有两种基本操作:裸奔和操作系统。所谓裸奔,就是一个大循环往复执行。今天要讲的是几个常用的操作系统。
实时操作系统(Real-time operating system,RTOS),又称即时操作系统,它会按照排序运行、管理系统资源,并为开发应用程序提供一致的基础。
与一般的操作系统相比,RTOS最大的特色就是“实时性”,如果有一个任务需要执行,RTOS会马上执行该任务,不会有较长的延时。这种特性保证了各个任务的及时执行。
今天给大家介绍14种主流的RTOS,分别为μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS、mbed OS、RTX、Vxworks、QNX、NuttX;而国产的嵌入式操作系统包括都江堰操作系统(djyos)、Alios Things、Huawei LiteOS、RT-Thread、SylixOS。
这14种嵌入式操作系统的特点如下: 1、μClinuxμClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本,其全称为micro-control Linux,从字面意思看是指微控制Linux。 同标准的Linux相比,μClinux的内核非常小,但它仍然继承了Linux操作系统的主要特性,包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API,以及TCP/IP网络协议等。因为没有MMU内存管理单元,所以其多任务的实现需要一定技巧。 μClinux在结构上继承了标准Linux的多任务实现方式,分为实时进程和普通进程,分别采用先来先服务和时间片轮转调度,仅针对中低档嵌入式CPU特点进行改良,且不支持内核抢占,实时性一般。 综上可知,μClinux最大特点在于针对无MMU处理器设计,这对于没有MMU功能的stm32f103来说是合适的,但移植此系统需要至少512KB的RAM空间,1MB的ROM/FLASH空间,而stmf103拥有256K的FLASH,需要外接存储器,这就增加了硬件设计的成本。 μClinux结构复杂,移植相对困难,内核也较大,其实时性也差一些,若开发的嵌入式产品注重文件系统和与网络应用则μClinux是一个不错的选择。
单片机下载程序、在线Debug时往往会用到JTAG和SWD,常用的设备是J-LINK和ST-LINK,而这都是有版权的,价格较贵。而DAP-LINK是开源的烧录工具,适用于Cotex-M系列内核的单片机,无版权约束。我实现了这个开源项目,无聊成本27元+4元运费即可到手。2、μC/OS-IIμC/OS-II是在μC/OS的基础上发展起来的,是用C语言编写的一个结构小巧、抢占式的多任务实时内核。μC/OS-II能管理64个任务,并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能,具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和扩展性强等特点。 在文件系统的支持方面,由于μC/OS-II是面向中小型嵌入式系统的,即使包含全部功能,编译后内核也不到10KB,所以系统本身并没有提供对文件系统的支持。但是,μC/OS-II具有良好的扩展性能,如果需要也可自行加入文件系统的内容。 在对硬件的支持上,μC/OS-II能够支持当前流行的大部分CPU,μC/OS-II由于本身内核就很小,经过裁剪后的代码最小可以为2KB,所需的最小数据RAM空间为4KB,μC/OS-II的移植相对比较简单,只需要修改与处理器相关的代码就可以。 综上可知,μC/OS-II是一个结构简单、功能完备和实时性很强的嵌入式操作系统内核,针对于没有MMU功能的CPU,它是非常合适的。它需要很少的内核代码空间和数据存储空间,拥有良好的实时性,良好的可扩展性能,并且是开源的,网上拥有很多的资料和实例,所以很适合向stm32f103这款CPU上移植。
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