1.4 目前主流嵌入式操作系統(tǒng)概述

國際上用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)約有40種。近年來，市場上非常流行的嵌入式操作系統(tǒng)（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，份額不過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)。

Linux家族由于其豐富的資源、網(wǎng)絡(luò)的支持、遵從POSIX標準而被應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)之中。為了應(yīng)對嵌入式設(shè)備的不同微處理器結(jié)構(gòu)、內(nèi)存受限和實時性要求，Linux家族為此也做了相應(yīng)的改變。首先，利用盡可能的模塊化來提高系統(tǒng)的可裁剪性和硬件的可擴展性。其次，采用一些新方法提高系統(tǒng)的實時性能，主要方法有限制實時任務(wù)和非實時任務(wù)的交互，如LynxOS/Blue Cat Linux，RTLinux/RTAI；采用新核或者資源核的方式集成實時和非實時任務(wù)，如TimeSys Linux, Monta Vista Linux，TimeSys Linux。

如圖1.3所示是Linux資源核的方式。在資源核里，所有任務(wù)都運行在虛擬資源上，利用對資源的控制來進行任務(wù)的調(diào)度，從而達到實時的方式。

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 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(yīng)用程序占用的空間也非常小（通常只有幾十KB），因此從個人管理、游戲到行業(yè)解決方案，Palm OS無所不包。

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)，是基于掌上電腦的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應(yīng)用程序接口以及與處理器無關(guān)等特點。Windows CE中的C代表袖珍（Compact）、消費（Consumer）、通信能力（Connectivity）和伙伴（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。它不僅繼承了傳統(tǒng)的Windows圖形界面，而且繼承了Windows 95/98上的編程工具（如Visual Basic、Visual C++等），使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡單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、通信集線器及銷售終端之類的企業(yè)設(shè)備，還有照相機、電話和家用娛樂器材之類的消費產(chǎn)品。

Android是手機專用的嵌入式操作系統(tǒng)，基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)開發(fā)，由Google公司在2007年11月5日公布。早期由原名為“Android”的公司開發(fā)，Google公司在2005年收購“Android.Inc”后，繼續(xù)對Android系統(tǒng)進行開發(fā)運營。它采用了軟件堆層（Software Stack，又名以軟件疊層）的架構(gòu)，主要分為三部分：底層以Linux內(nèi)核工作為基礎(chǔ)，由C語言開發(fā)，只提供基本功能；中間層包括函數(shù)庫（Library）和虛擬機（Virtual Machine），由C++開發(fā)；最上層是各種應(yīng)用軟件，包括通話程序、短信程序等，應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，以Java作為編寫程序的一部分。它不存在任何以往阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙，號稱是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。

μCOS-Ⅱ由于其實時性不錯、內(nèi)核小、并行運行的特點，很受單片機及低端ARM用戶的喜愛。包含內(nèi)核的應(yīng)用程序編譯后可以到幾KB的級別，非常適合內(nèi)存空間受限、價格低的電子產(chǎn)品。同時，由于代碼短小，結(jié)構(gòu)性強，因此它非常適合初學者，被很多學校當成教學的素材。

eCOS是由Redhat推出的小型即時操作系統(tǒng)（Real-Time Operating System），最低編譯核心可小至10KB的級別，適用于bootloader增強及微小型系統(tǒng)。此系統(tǒng)和嵌入式Linux系統(tǒng)的差異是它將操作系統(tǒng)做成靜態(tài)鏈接的方式，讓應(yīng)用程序通過鏈接（Linker）產(chǎn)生出具有操作系統(tǒng)的特性的應(yīng)用程式。eCOS的全稱為embedded Configuration Operating System，eCOS是開放源碼、免稅費的實時操作系統(tǒng)，這套操作系統(tǒng)是針對嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用而設(shè)計的，因此是以單一進程搭配多個線程的方式來執(zhí)行的，提供了較多的元件和包供用戶選擇使用。

VxWorks是美國Wind River System公司（即風河公司，簡稱WRS公司）推出的一個實時操作系統(tǒng)。Tornado是WRS公司推出的一套實時操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，類似于Microsoft Visual C，但是提供了更豐富的調(diào)試、仿真環(huán)境和工具，具有可裁剪的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)、高效的任務(wù)管理、靈活的任務(wù)間通信、支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點。但是其價格昂貴，通常需要花費10萬元人民幣以上才可以搭建起一個可用的開發(fā)環(huán)境，每個應(yīng)用還要另收版稅。同時，也不提供源代碼。

表1.2是幾種主流實時嵌入式操作系統(tǒng)的性能比較。

表1.2 幾種主流實時嵌入式操作系統(tǒng)的性能比較

從這幾種嵌入式實時操作系統(tǒng)的比較可以看出，VxWorks的實時性能最好，μCOS-Ⅱ的表現(xiàn)也相當不錯，作為BlackBerry 手機的新操作系統(tǒng)的QNX6表現(xiàn)也很好，而RT-Linux因為沿襲了Linux的設(shè)計理念，所以實時性能表現(xiàn)不佳。