6三种Linux嵌入式操作系统的分析与比较(Linux基本概念.pdf
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1、致 力 于 培 养 专 业 的致 力 于 培 养 专 业 的 嵌 入 式 软 件嵌 入 式 软 件 人 才!人 才!6.三种嵌入式操作系统的分析与比较三种嵌入式操作系统的分析与比较 摘要: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。1 1 嵌入式系统与嵌入式操作系统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
2、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 致 力 于 培 养 专 业 的致 力 于 培 养 专 业 的 嵌 入 式 软 件嵌 入 式 软 件 人 才!人 才!嵌入式操作系统 EOS(Embedded Operating System)是一种用途广泛的系统软件
3、,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
4、有以下特点:可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。强实时性。EOS 实时性一般较强,可用于各种设备控制当中。统一的接口。提供各种设备驱动接口。操作方便、简单、提供友好的图形 GUI,图形界面,追求易学易用。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。致 力 于 培 养 专 业 的致 力 于 培 养 专 业 的 嵌 入 式 软 件嵌 入 式 软 件 人 才!人 才!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
5、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。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。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
6、 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 2 三种常用的嵌入式操作系统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
7、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 致 力 于 培 养 专 业 的致 力 于 培 养 专 业 的 嵌 入 式 软 件嵌 入 式 软 件 人 才!人 才!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
8、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。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。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
9、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。Palm 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。致 力 于 培 养 专 业 的致 力 于 培 养
10、 专 业 的 嵌 入 式 软 件嵌 入 式 软 件 人 才!人 才!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 Windo
11、ws 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 Win3
12、2 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,
13、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。一个典型的致 力 于 培 养 专 业 的致 力 于 培 养 专 业 的 嵌 入 式 软 件嵌 入 式 软 件 人 才!人 才!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:具有灵活的电源管理功能,包括瞬眠/唤醒模式。使用了对象存储(object store)技术,包括文件系统、注册表及数据库。它还具有很多高性能、高效率的操作系统特 性,包括按需换页、共享
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