嵌入式開發(fā)中三種操作系統(tǒng)的分析與比較

tainqing

三種常用的嵌入式操作系統(tǒng)——Palm OS、Windows CE、Linux,；在此基礎(chǔ)上、分析,、比較這三種嵌入式操作系統(tǒng),，給出它們之間的異同點及各自的適用范圍。

1 嵌入式系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)

1.1 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式計算機為技術(shù)核心,，面向用戶,、面向產(chǎn)品、面向應用,，軟硬件可裁減的,，適用于對功能、可靠性,、成本,、體積、功耗等綜合性能有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng),。

嵌入式系統(tǒng)應具有的特點是：高可靠性,；在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，系統(tǒng)仍然能夠正常 工作,；許多嵌入式應用要求實時性,，這就要求嵌入式操作系統(tǒng)具有實時處理能力 ；嵌入式系統(tǒng)和具體應用有機地結(jié)合在一起,，它的升級換代也是具體產(chǎn)品同步進行,；嵌入式系統(tǒng)中的軟件代碼要求高質(zhì)量,、高可靠性，一般都固化在只讀存儲器中或 閃存中,，也就是說軟件要求固態(tài)化存儲,，而不是存儲在磁盤等載體中。

1.2 嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)EOS（Embedded Operating System）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件,，過去它主要應用于工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域,。EOS負責嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配,、調(diào)度作,，控制、協(xié)調(diào)并 發(fā)活動,；它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征,，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。目前,，已推出一些應用比較成功的EOS產(chǎn)品系列,。隨著 Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應用及EOS的微型化和專業(yè)化,，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強功能方向發(fā)展,。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng) 實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性,、軟件固化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點,。EOS是相對于一般操作系統(tǒng)而方的，它除具備了一般操作系統(tǒng)最基本的 功能,，如任務調(diào)度,、同步機制、中斷處理,、文件處理等外,，還有以下特點：

① 可裝卸性。開放性,、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu),。

② 強實時性。EOS實時性一般較強,，可用于各種設(shè)備控制當中,。

③ 統(tǒng)一的接口。提供各種設(shè)備驅(qū)動接口,。

④ 操作方便,、簡單、提供友好的圖形GUI,，圖形界面,，追求易學易用,。

⑤ 提供強大的網(wǎng)絡功能，支持TCP/IP協(xié)議及其它協(xié)議,，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口,，為各種移動計算設(shè)備預留接口信盈達嵌入式物聯(lián)網(wǎng)智能硬件企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要。

⑥ 強穩(wěn)定性,，弱交互性,。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶過多的干預,，這就要負責系統(tǒng)管理的EOS具有較強的穩(wěn)定性,。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口一般不提供操作命令，它通過系統(tǒng)的調(diào)用命令向用戶程序提供服務,。

⑦ 固化代碼,。在嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中,。輔助存儲器在嵌入式系統(tǒng)中很少使用,，因此，嵌入式操作系統(tǒng)的文件管理功能應該能夠很容易地拆卸,，而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng),。⑧更好的硬件適應性，也就是良好的移植性,。

國際上用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)有40種左右�,，F(xiàn)在，市場上非常流行的EOS產(chǎn)品,，包 括3Com公司下屬子公司的Palm OS,，全球占有份額達50%，Microsoft公司的Windows CE不過29%,。在美國市場,，Palm OS更以80%的占有率遠超Windows CE。開放源代碼的Linux很適于做信息家電的開發(fā),。比如：中科紅旗軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的紅旗嵌入式Linux和美商網(wǎng)虎公司開發(fā)的基于Xlinux 的嵌入式操作系統(tǒng)“夸克”,。“夸克”是目前全世界最小的Linux,，它有兩具很突出的特點,，就是體積小和使用GCS編碼。

2 三種常用的嵌入式操作系統(tǒng)

2.1 Palm OS

Palm是3Com公司的產(chǎn)品,，其操作系統(tǒng)為Palm OS,。Palm OS是一種32位的嵌入式操作系統(tǒng)。Palm提供了串行通信接口和紅外線傳輸接口,，利用它可以方便地與其它外部設(shè)備通信,、傳輸數(shù)據(jù),；擁有開放的OS應用程 序接口，開發(fā)商可根據(jù)需要自行開發(fā)所需的應用程序,。Palm OS是一套具有術(shù)強開放性的系統(tǒng),，現(xiàn)在有大約數(shù)千種專用為Palm OS編寫的應用程序，從程序內(nèi)容上看,，小到個人管理,、游戲，大到行業(yè)解決方案,，Palm OS無所不包,。在豐富的軟件支持下，基于Palm OS的掌上電腦功能得以不斷擴展,。

Palm OS是一套專門為掌上電腦開發(fā)的OS,。在編寫程序時，Palm OS充分考慮了掌上電腦內(nèi)存相對較小的情況,，因此它只占有非常小的內(nèi)存,。由于基于Palm OS編寫的應用程序占用的空間也非常小（通常只有幾十KB）,，所以,，基于Palm OS的掌上電腦（雖然只有幾MB的RAM）可以運行眾多應用程序。

由于Palm產(chǎn)品的最大特點是使用簡便,、機體輕巧,，因此決定了Palm OS應具有以下特點。

1,、操作系統(tǒng)的節(jié)能功能,。由上掌上電腦要求使用電源盡可能小，因此在Palm OS的應用程序中,，如果沒有事件運行,，則系統(tǒng)設(shè)備進入半休眠（doze）的狀態(tài)；如果應用程序停止活動一段時間,，則系統(tǒng)自動進入休眠（sleep）狀態(tài),。

2、合理的內(nèi)存管理,。Palm的存儲器全部是可讀寫的快速RAM,，動態(tài) RAM（Dynamic RAM）類似于PC機上的RAM，它為全局變量和其它不需永久保存的數(shù)據(jù)提供臨時的存儲空間,；存儲RAM（Storage RAM）類似于PC機上的硬盤,，可以永久保存應用程序和數(shù)據(jù)。

3、Palm OS的數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)庫（database）的格式來存儲的,。數(shù)據(jù)庫是由一組記錄（records）和一些數(shù)據(jù)庫頭信息組成的,。為保證程序處理速度和存儲器 空間，在處理數(shù)據(jù)的時候,，Palm OS不是把數(shù)據(jù)從存儲堆（Storage Heap）拷貝到動態(tài)堆（Dynamic Heap）后再進行處理,，而是在存儲堆中直接處理。為避免錯誤地調(diào)用存儲器地址,，Palm OS規(guī)定,，這一切都必須調(diào)用其內(nèi)存管理器里的API來實現(xiàn)。

4,、Palm OS與同步軟件（HotSync）結(jié)合可以使掌上電腦與PC機上的信息實現(xiàn)同步,，把臺式同的功能擴展到了掌上電腦。Palm應用范圍相當廣泛,，如：聯(lián)絡及 工作表管理,、電子郵件及互聯(lián)網(wǎng)通信,、銷售人員及組別自動化等等,。Palm外圍硬件也十分豐富，有數(shù)碼相機,、GPS接收器,、調(diào)制解調(diào)器、GSM無線電話,、數(shù) 碼音頻播放設(shè)備,、便攜鍵盤、語音記錄器,、條碼掃描,、無線尋呼接收器、探測儀,。其中Palm與GPS結(jié)合的應用,，不但可以作導航定位，還可以結(jié)合GPS作氣 候的監(jiān)測,、地名調(diào)查等,。

2.2 Windows CE

Windows CE是微軟開發(fā)的一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng),，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作,。它是精簡的Windows 95。Windows CE的圖形用戶界面相當出色,。其中CE中的C代表袖珍（Compact）,、消費（Consumer）、通信能力（Connectivity）和伴侶 （Companion）；E代表電子產(chǎn)品（Electronics）,。與Windows 95/98,、Windows NT不同的是，Windows CE是所有源代碼全部由微軟自行開發(fā)的嵌入式新型操作系統(tǒng),，其操作界面雖來源于Windows 95/98,，但Windows CE是基于Win32 API重新開發(fā)的、新型的信息設(shè)備平臺,。Windows CE具有模塊化,、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應用程序接口以及與處理器無關(guān)等特點。Windows CE不僅繼承了傳統(tǒng)的Windows圖形界面,，并且在Windows CE平臺上可以使用Windows 95/98上的編程工具（如Visual Basic,、Visual C++等）、使用同樣的函數(shù),、使用同樣的界面網(wǎng)格,，使絕大多數(shù)的應用軟件只需簡單的修改和移植就可以在Windows CE平臺上繼續(xù)使用。

Windows CE的設(shè)計目標是：模塊化及可伸縮性,、實時性能好,，通信能力強大，支持多種CPU,。它的設(shè)計可以滿足多種設(shè)備的需要,，這些設(shè)備包括了工業(yè)控制器、通信集線 器以及銷售終端之類的企業(yè)設(shè)備,，還有像照相機,、電話和家用娛樂器材之類的消費產(chǎn)品。一個典型的基于Windows CE的嵌入系統(tǒng)通常為某個特定用途而設(shè)計,，并在不聯(lián)機的情況下工作,。它要求所使用的操作系統(tǒng)體積較小，內(nèi)建有對中斷的響應功能,。

Windows CE的特點有：

① 具有靈活的電源管理功能,，包括瞬眠/喚醒模式。

② 使用了對象存儲（object store）技術(shù),，包括文件系統(tǒng),、注冊表及數(shù)據(jù)庫。它還具有很多高性能,、高效率的操作系統(tǒng)特 性,，包括按需換頁、共享存儲,、交叉處理同步,、支持大容量堆（heap）等,。

③ 擁有良好的通信能力。廣泛支持各種通信硬件,，亦支持直接的局域連接以及撥號連接,，并提供與PC、內(nèi)部網(wǎng)以及Internet的連接,，還提供與Windows 9x/NT的最佳集成和通信,。

④ 支持嵌套中斷。允許更高優(yōu)先級別的中斷首先得到響應,，而不是等待低級別的ISR完成,。這使得該操作系統(tǒng)具有嵌入式操作系統(tǒng)所要求的實時性。

⑤ 更好的線程響應能力,。對高級別IST（中斷服務線程）的響應時間上限的要求更加嚴格,，在線程響應能力方面的改進，幫助開發(fā)人員掌握線程轉(zhuǎn)換的具體時間,，并通過增強的監(jiān)控能力和對硬件的控制能力幫助他們創(chuàng)建新的嵌入式應用程序,。

⑥ 256個優(yōu)先級別�,？梢允归_發(fā)人員在控制嵌入式系統(tǒng)的時序安排方面有更大的靈活性,。

⑦ Windows CE的API是Win32 API的一個子集，支持近1500個Win32 API,。有了這些API,，足可以編寫任何復雜的應用程序,。當然,，在Windows CE系統(tǒng)中，所提供的API也可以隨具體應用的需求而定,。

在掌上型電腦中,，Windows CE包含如下一些重要組件：Pocket Outlook及其組件、語音錄音機,、移動頻道,、遠程撥號訪問、世界時鐘,、計算器,、多種輸入法、GBK字符集,、中文TTF字庫,、英漢雙向詞典、袖珍瀏覽 器,、電子郵件,、Pocket Office、系統(tǒng)設(shè)置、Windows CE Services軟件,。

xiaobing86203

感覺很專用,，很牛掰的樣子啊

cunzhang3000

只認識ce

wx_GD3jDVZ3

好好