五种基于STM平台的且满足实时控制要求操作的嵌入式操作系统的介绍.doc
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1、五种基于STM平台的且满足实时控制要求操作的嵌入式操作系统的介绍基于STM平台且满足实时控制要求操作系统,有以下5种可供移植选择。分别为Clinux、COS-II、eCos、FreeRTOS和rt-thread。下面分别介绍这五种嵌入式操作系统的特点及不足,通过对比,读者可以根据自己的应用需求选择合适的平台。TOP1:ClinuxClinux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,Clinux的内核非常小,但是它仍然继承了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
2、色的文件系统支持、标准丰富的API,以及TCPIP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。Clinux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。在内存管理上由于Clinux是针对没有MMU的处理器设计的,不能使用处理器的虚拟内存管理技术,只能采用实存储器管理策略。系统使用分页内存分配方式,在启动时对实际存储器进行分页。系统对内存的访问是直接的,操作系统对内存空间没有保护,多个进程可共享一个运行空间,所以,即使是一个无特权进程调用一个
3、无效指针也会触发一个地址错误,并有可能引起程序崩溃甚至系统崩溃。Clinux操作系统的中断管理是将中断处理分为两部分:顶半处理和底半处理。在顶半处理中,必须关中断运行,且仅进行必要的、非常少、速度快的处理,其他处理交给底半处理;底半处理执行那些复杂、耗时的处理,而且接受中断。因为系统中存在有许多中断的底半处理,所以会引起系统中断处理的延时。Clinux对文件系统支持良好,由于Clinux继承了Linux完善的文件系统性能,它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系统。但一般采用ROMFS文件系统,这种文件系统相对于一般的文件系统(如ext2)占用更少的空间。但是ROMF
4、S文件系统不支持动态擦写保存,对于系统需要动态保存的数据须采用虚拟RAM盘JFFS的方法进行处理。在对硬件的支持上,由于Clinux继承了Linux的大部分性能,所以至少需要512KB的RAM空间,lMB的ROMFlash空间。在Clinux的移植方面,Clinux是Linux针对嵌入式系统的一种改良,其结构比较复杂。移植Clinux,目标处理器除了需要修改与处理器相关的代码外,还需要足够容量的外部ROM和RAM。Clinux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s
5、tmf103拥有256K的FLASH,需要外接存储器,这就增加了硬件设计的成本。Clinux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Clinux是一个不错的选择。TOP2:COS-IICOS-II是在C/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。COS-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。对于实时性的满足上,由于COS-II内核是针对实时系统的要求设计实现的,所以只支持基于固定优先级
6、抢占式调度;调度方法简单,可以满足较高的实时性要求。在内存管理上,C/OS-II把连续的大块内存按分区来管理,每个分区中都包含整数个大小相同的内存块,但不同分区之间内存的大小可以不同。用户动态分配内存时,只须选择一个适当的分区,按块来分配内存,释放时将该块放回到以前所属的分区,这样就消除了因多次动态分配和释放内存所引起的碎片问题。COS-II中断处理比较简单。一个中断向量上只能挂一个中断服务子程序ISR,而且用户代码必须都在ISR(中断服务程序)中完成。ISR需要做的事情越多,中断延时也就越长,内核所能支持的最大嵌套深度为255。在文件系统的支持方面,由于COS-II是面向中小型嵌入式系统的,
7、即使包含全部功能,编译后内核也不到10 KB,所以系统本身并没有提供对文件系统的支持。但是C/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,C/OS-II能够支持当前流行的大部分CPU,COS-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4 KB,COS-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。COS-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,
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