嵌入式操作系统的发展与应用.pdfVIP

维普资讯 2002年 6月 第 2期 教学与科技 9 嵌入式操作 系统 的发展与应用 李方军 徐永红 (中国工程物理研究院职工工学院 四川绵 阳 621900) 摘 要 本文介绍了嵌入式操作系统的概念 ，分析 了嵌入式操作系统的发展状况和应用 前景 ，特别是嵌入式 Linux的研究和发展情况。 关键词 操作系统 嵌入式 Linux 引 言 嵌入式操作系统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 、嵌人式操作系统 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 。这种系统大部分应用于一些专业性极强 的工业控制系统 中，一般没有 操作系统 的支持 ，通过汇编语言编程对系统进行直接控制 ，运行结束后清除 内存 。 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 。这一阶段 的 操作系统具有一定 的兼容性和扩展性 ，但用户界面不够友好 。 第三阶段是 以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统 的主要特点是 ：嵌 入式操作系统能运行于各种不 同类型的微处理器上 ，兼容性好 ；操作系统 内核精小、效率高 ， 并且具有高度的模块化和扩展性 ；具备文件和 目录管理 、设备支持 、多任务 、网络支持 、图形 窗 口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接 口(API)，开发应用程序简单 ；嵌入式应用 软件丰富。 第 四阶段是 以基于 Intemet为标志 的嵌入式系统 ，这是一个正在迅速发展 的阶段 。 目前 大多数嵌入式系统还孤立于 Intemet之外 ，但随着 Intemet的发展 以及 Intemet技术与信息家 电、工业控制技术等结合 日益密切 ，嵌入式设备与 Intemet的结合将代表着嵌入式技术 的真 正未来n。 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。 1 嵌入式操作系统的特点 1．1 嵌入式系统的开发人员对操作系统的依赖性 早期 的硬件设备很简单 ，软件 的编程和调试工具也很原始 ，与硬件系统配套的软件都必 收稿 口期 ：2002一O1～15 维普资讯 10 嵌入式操作系统的发展与应用 第 l5卷 须从头编写 。程序大都采用宏汇编语言，调试是一件很麻烦 的事。随着系统越来越复杂 ，操 作系统就显得很必要。 (1)操作系统能有效管理越来越复杂的系统资源 。 (2)操作系统能够把硬件虚拟化 ，使得开发人员从繁忙 的驱动程序移植和维护 中解脱 出 来 。 (3)操作系统能够提供库 函数 、驱动程序 、工具集 以及应用程序 。 在 70年代 的后期 ，出现 了嵌入式系统 的操作系统 。在 80年代末 ，市场上 出现 了几个著 名的商业嵌入式操作系统 ，包括Vxwork、Neculeus、QNX和 WindowsCE等 ，这些系统提供性能 良好的开发环境 ，提高了应用系统的开发效率 。 1．2 嵌入式操作系统 的特点 与其他类 型的操作系统相 比，嵌入式操作系统具有以下一些特点 。 (1)体积小 。嵌入式系统有别于一般 的计算机处理系统 ，它不具备像硬盘那样大容量 的 存储介质 ，而大多使用 闪存 (FlashMemory)作为存储介质 。这就要求嵌入式操作系统只能运 行在有 限的 内存 中，不能使用虚拟 内存 ，中断 的使用也受到 限制 。因此 ，嵌入式操作系统必 须结构紧凑 ，体积微小 。 (2)实时性 。大多数嵌入式系统都是实时系统 ，而且多是强实时多任务系统 ，要求相应