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标题: 三种嵌入式操作系统的分析与比较 [打印本页]

作者: yuchengze 时间: 2017-5-25 19:08 标题: 三种嵌入式操作系统的分析与比较

摘要：提要三种常用的嵌入式操作系统——Palm OS、Windows CE、Linux;在此基础上、分析、比较这三种嵌入式操作系统，给出它们之间的异同点及各自的适用范围。关键词：嵌入式系统嵌入式操作系统 Palm OS Windows CE Linux 1 嵌入式系统与嵌入式操作系统 1.1 嵌入式系统嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统应具有的特点是：高可靠性;在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作;许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力 ;嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是具体产品同步进行;嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。 1.2 嵌入式操作系统嵌入式操作系统EOS(Embedded Operating System)是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动;它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而方的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下特点： ①可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 ②强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 ③统一的接口。提供各种设备驱动接口。 ④操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用。 ⑤提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。 ⑥强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统的调用命令向用户程序提供服务。 ⑦固化代码。在嵌入式系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统。 ⑧更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Com公司下属子公司的Palm OS，全球占有份额达50%，Microsoft公司的Windows CE不过29%。在美国市场，Palm OS更以80%的占有率远超Windows CE。开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发。比如：中科红旗软件技术有限公司开发的红旗嵌入式Linux和美商网虎公司开发的基于Xlinux的嵌入式操作系统“夸克”。“夸克”是目前全世界最小的Linux，它有两具很突出的特点，就是体积小和使用GCS编码。 2 三种常用的嵌入式操作系统 2.1 Palm OS Palm是3Com公司的产品，其操作系统为Palm OS。Palm OS是一种32位的嵌入式操作系统。Palm提供了串行通信接口和红外线传输接口，利用它可以方便地与其它外部设备通信、传输数据;拥有开放的OS应用程序接口，开发商可根据需要自行开发所需的应用程序。Palm OS是一套具有术强开放性的系统，现在有大约数千种专用为Palm OS编写的应用程序，从程序内容上看，小到个人管理、游戏，大到行业解决方案，Palm OS无所不包。在丰富的软件支持下，基于Palm OS的掌上电脑功能得以不断扩展。 Palm OS是一套专门为掌上电脑开发的OS。在编写程序时，Palm OS充分考虑了掌上电脑内存相对较小的情况，因此它只占有非常小的内存。由于基于Palm OS编写的应用程序占用的空间也非常小(通常只有几十KB)，所以，基于Palm OS的掌上电脑(虽然只有几MB的RAM)可以运行众多应用程序。由于Palm产品的最大特点是使用简便、机体轻巧，因此决定了Palm OS应具有以下特点。 ①操作系统的节能功能。由上掌上电脑要求使用电源尽可能小，因此在Palm OS的应用程序中，如果没有事件运行，则系统设备进入半休眠(doze)的状态;如果应用程序停止活动一段时间，则系统自动进入休眠(sleep)状态。 ②合理的内存管理。Palm的存储器全部是可读写的快速RAM，动态RAM(Dynamic RAM)类似于PC机上的RAM，它为全局变量和其它不需永久保存的数据提供临时的存储空间;存储RAM(Storage RAM)类似于PC机上的硬盘，可以永久保存应用程序和数据。 ③Palm OS的数据是以数据库(database)的格式来存储的。数据库是由一组记录(records)和一些数据库头信息组成的。为保证程序处理速度和存储器空间，在处理数据的时候，Palm OS不是把数据从存储堆(Storage Heap)拷贝到动态堆(Dynamic Heap)后再进行处理，而是在存储堆中直接处理。为避免错误地调用存储器地址，Palm OS规定，这一切都必须调用其内存管理器里的API来实现。 Palm OS与同步软件(HotSync)结合可以使掌上电脑与PC机上的信息实现同步，把台式同的功能扩展到了掌上电脑。Palm应用范围相当广泛，如：联络及工作表管理、电子邮件及互联网通信、销售人员及组别自动化等等。Palm外围硬件也十分丰富，有数码相机、GPS接收器、调制解调器、GSM无线电话、数码音频播放设备、便携键盘、语音记录器、条码扫描、无线寻呼接收器、探测仪。其中Palm与GPS结合的应用，不但可以作导航定位，还可以结合GPS作气候的监测、地名调查等。 2.2 Windows CE Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作。它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。其中CE中的C代表袖珍(Compact)、消费(Consumer)、通信能力(Connectivity)和伴侣(Companion);E代表电子产品(Electronics)。与Windows 95/98、Windows NT不同的是，Windows CE是所有源代码全部由微软自行开发的嵌入式新型操作系统，其操作界面虽来源于Windows 95/98，但Windows CE是基于Win32 API重新开发的、新型的信息设备平台。Windows CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。Windows CE不仅继承了传统的Windows图形界面，并且在Windows CE平台上可以使用Windows 95/98上的编程工具(如Visual Basic、Visual C++等)、使用同样的函数、使用同样的界面网格，使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE平台上继续使用。 Windows CE的设计目标是：模块化及可伸缩性、实时性能好，通信能力强大，支持多种CPU。它的设计可以满足多种设备的需要，这些设备包括了工业控制器、通信集线器以及销售终端之类的企业设备，还有像照相机、电话和家用娱乐器材之类的消费产品。一个典型的基于Windows CE的嵌入系统通常为某个特定用途而设计，并在不联机的情况下工作。它要求所使用的操作系统体积较小，内建有对中断的响应功能。 Windows CE的特点有： ①具有灵活的电源管理功能，包括瞬眠/唤醒模式。 ②使用了对象存储(object store)技术，

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