嵌入式操作系统介绍 来源 : 华清远见     2023-10-23

随着时代发展人类文明的进步，社会发展统一的方向就是快捷、方便的生活节奏，其中互联网起到了举足轻重的作用。如：网络购物、网络学习、网络社交等等，充斥着人们的生活方方面面。在互联网的飞速发展的今天，人们对定制化、个性化的产品需求与日俱增，如 聊天机器人、智能猫眼、智能家居、物联网等。其中有一个技术对互联网的发展起到了十分重要的作用。这个技术就是嵌入式技术。以下是对嵌入式及其嵌入式操作系统的简单介绍。

首先我们要明白什么是嵌入式，官方定义为：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功耗、体积、成本、稳定性有严格要求的专用计算机系统。

那什么是以应用为中心？意思是说我们的产品的主要作用是什么？比如电子手表是用来计时的，不能拿电子手表当计算器用(即便计算器和电子手表都是电子产品)。再比如空调的遥控器不能控制汽车门锁，再或者车载电脑不能用来做PPT。已应用为中心的核心就是这个产品的主要作用是什么。

什么是软硬件可裁剪呢？熟悉计算机的同志都知道我们的PC机在安装操作系统时由于适配问题需要自己安装一些设备驱动，如 声卡驱动或网卡驱动。以路由器为例，我们的路由器上也跑着一个操作系统(ClearOS、Endian、Untangle、RouterOS等)。操作系统共有5大功能：1.文件管理  2.进程管理  3.内存管理  4.网络管理  5.设备管理。我们在使用路由器时一般不需要有显示器、和扬声器及键盘鼠标等设备，所以我们在向路由器移植操作系统时可以将显卡、声卡、键盘鼠标等外设驱动不进行系统内核编译，此类操作叫做软件裁剪。当然既然没有显卡、声卡等外设在设计PCB时自然可以将相应的设备接口裁剪掉，此类操作称为硬件裁剪。

那么功耗、体积、成本、稳定性的含义就不难理解了，我们的产品总不能功耗高、体积大、成本高、稳定性差吧！如果这样的话企业早晚Game over。

那专用计算机系统指的是什么呢？我们知道计算机系统分为硬件系统(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备)，和软件系统(操作系统、服务程序、用户APP等)。专用计算机系统和以应用为中心所指基本相似，以汽车ECU为例 大众PASSAT发动机的ECU不能使用在大众BORA发动机上(即便是同厂家的汽车也是无法通用的，PASSAT的ECU就是PASSAT的，BORA 的ECU就是BORA的)凸显了专用性，再或者汽车的ECU不能用在坦克上也是同样的道理。

总的来说，嵌入式技术就是一个专门解决人类生活需求的高端IT技术。本质是将人类的想法嵌入到芯片中，让芯片(或称机器)按照人类的想法工作，达到方便人类生活或工作的目的。

嵌入式是一个软硬件通吃的技术，与传统互联网开发不同，不仅要关注软件代码的逻辑性，还要关注软硬件的适配性。

嵌入式既然是专用计算机系统，计算机系统又分为软件系统和硬件系统。那接下来我将简单介绍一下嵌入式软件系统中的操作系统。

嵌入式操作系统种类很多(Wince 、VxWorks 、linux 、uCos 、PalmOS等)

Wince 

Windows CE（也称为 Windows Embedded Compact）是一种基于 Windows 操作系统的嵌入式操作系统。以下是 Windows CE 的一些主要特点：

可移植性：Windows CE 支持多种 CPU 和平台，包括 x86、ARM、MIPS 等。

小巧灵活：Windows CE 的内核非常小巧，可以在非常有限的硬件资源下运行。此外，Windows CE 可以定制，可以根据具体应用的需要裁剪内核，使其更加适合嵌入式设备。

实时性：Windows CE 支持实时操作系统（RTOS）功能，可以在实时要求较高的应用中使用。

多任务支持：Windows CE 支持多任务并发执行，可以同时运行多个应用程序。

易开发：Windows CE 可以使用 C++、Visual Basic、C# 等多种编程语言进行开发，并提供了完整的开发工具链和开发文档。

兼容性：Windows CE 可以与标准 Windows 应用程序兼容，并支持许多标准 Windows API。

安全性：Windows CE 有内置的安全机制，可以保护嵌入式设备免受恶意软件和攻击。

VxWorks 

VxWorks 是一种实时操作系统（RTOS），主要用于嵌入式系统和嵌入式应用程序。以下是 VxWorks 的一些主要特点：

实时性：VxWorks 可以提供极高的实时性和可靠性，支持微秒级响应和处理能力。

可移植性：VxWorks 可以运行在多种硬件平台上，并支持多种 CPU 架构，如 ARM、MIPS、PowerPC 等。

内存保护：VxWorks 提供内存保护和故障隔离机制，可以防止应用程序之间的干扰和内存访问错误。

多任务支持：VxWorks 可以支持多个任务同时运行，并可以实现任务间的通信和同步。

易开发：VxWorks 提供了完整的开发工具链和 API 库，可以使用 C、C++ 等编程语言进行开发。

网络支持：VxWorks 提供了完整的网络支持，包括 TCP/IP 协议栈、套接字库、Web 服务器等。

实时调试：VxWorks 提供实时调试功能，可以在程序运行的过程中进行调试和分析。

VxWorks 是一种高度可定制、可靠、高性能的实时操作系统，适用于嵌入式系统和实时应用程序。

linux 

Linux 是一种广泛使用的开源操作系统，在嵌入式系统中也有着广泛的应用。以下是 Linux 嵌入式操作系统的主要特点：

开源：Linux 是一种开源操作系统，用户可以自由获取源代码并进行修改和定制，因此可以根据具体应用的需要进行定制。

可移植性：Linux 支持多种处理器架构，包括 ARM、x86、MIPS 等，因此可以运行在多种硬件平台上。

稳定性：Linux 是一个稳定、可靠的操作系统，能够在嵌入式设备上长时间运行。

多任务支持：Linux 可以支持多个任务同时运行，同时提供了丰富的进程和线程管理机制。

易开发：Linux 提供了丰富的开发工具链和开发文档，并支持多种编程语言，如 C、C++、Python 等。

网络支持：Linux 提供了完整的网络支持，包括 TCP/IP 协议栈、套接字库、Web 服务器等。

社区支持：由于 Linux 是一个开源项目，因此有一个庞大的社区支持，用户可以从社区获取支持和解决问题。

Linux 是一种开源、可移植、稳定、可靠、易开发、有丰富的网络支持和社区支持的操作系统，适用于嵌入式系统和嵌入式应用程序。

uCos 

uC/OS（Micro-controller Operating Systems）是一种小型实时操作系统，主要用于嵌入式系统和嵌入式应用程序。以下是 uC/OS 的一些主要特点：

可移植性：uC/OS 可以运行在多种硬件平台上，并支持多种 CPU 架构，如 ARM、MIPS、PowerPC 等。

实时性：uC/OS 提供了高实时性和可靠性，支持微秒级响应和处理能力。

内存管理：uC/OS 提供了灵活的内存管理机制，可以根据应用程序的需要进行定制。

多任务支持：uC/OS 可以支持多个任务同时运行，并可以实现任务间的通信和同步。

易开发：uC/OS 提供了完整的开发工具链和 API 库，可以使用 C、C++ 等编程语言进行开发。

小型化：uC/OS 是一种小型的实时操作系统，具有小内核和小的存储占用。

高效性：uC/OS 的设计和实现都注重效率和性能，可以在有限的资源下提供高效的运行和处理能力。

uC/OS 是一种小型、高效、实时、可移植、易开发、灵活的嵌入式操作系统，适用于各种嵌入式系统和实时应用程序。

PalmOS

PalmOS 是一种已经停止开发的嵌入式操作系统，主要用于 PalmPilot 手持设备和其他 PDA（个人数字助理）设备。PalmOS 的开发停止于2009年。在2009年，Palm 公司发布了一种新的操作系统 Palm webOS，这是一种基于 Linux 内核的全新操作系统，取代了 PalmOS。随后，Palm 公司被惠普公司收购，PalmOS 的开发也被停止。虽然 PalmOS 已经停止开发，但其在历史上对嵌入式操作系统的发展和普及仍有重要的贡献。以下是 PalmOS 的一些主要特点：

简单易用：PalmOS 设计简单，易于使用，可以快速学习和掌握。

稳定性：PalmOS 是一个非常稳定的操作系统，可以长时间运行。

应用程序丰富：PalmOS 有大量的应用程序可供下载和使用，包括日历、电子邮件、游戏、文件管理器等。

内存管理：PalmOS 提供了灵活的内存管理机制，可以根据应用程序的需要进行定制。

多任务支持：PalmOS 可以支持多个任务同时运行，并可以实现任务间的通信和同步。

易开发：PalmOS 提供了完整的开发工具链和 API 库，可以使用 C、C++ 等编程语言进行开发。

小型化：PalmOS 是一种小型的嵌入式操作系统，具有小内核和小的存储占用。

PalmOS 是一种简单易用、稳定、内存管理灵活、多任务支持、应用程序丰富、小型化的嵌入式操作系统，适用于个人数字助理和其他手持设备。