嵌入式RTOS系統是什么？

　　在嵌入式應用領(lǐng)域，很多場(chǎng)合對系統的實(shí)時(shí)性要求嚴格，因此操作系統的選擇要基于實(shí)時(shí)系統。實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(Real Time Operating System，簡(jiǎn)稱(chēng)RTOS)是根據操作系統的工作特性而言的，實(shí)時(shí)是指物理進(jìn)程的真實(shí)時(shí)間。

嵌入式RTOS是什么

基本信息

　　在嵌入式應用領(lǐng)域，很多場(chǎng)合對系統的實(shí)時(shí)性要求嚴格，因此操作系統的選擇要基于實(shí)時(shí)系統。實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(Real Time Operating System，簡(jiǎn)稱(chēng)RTOS)是根據操作系統的工作特性而言的，實(shí)時(shí)是指物理進(jìn)程的真實(shí)時(shí)間。實(shí)時(shí)操作系統是指具有實(shí)時(shí)性，能支持實(shí)時(shí)控制系統工作的操作系統。其首要任務(wù)是調度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，其次才著(zhù)眼于提高計算機系統的使用效率，重要特點(diǎn)是要滿(mǎn)足對時(shí)間的限制和要求。

　　通常對于分時(shí)操作系統，軟件的執行在時(shí)間上的要求并不嚴格，時(shí)間上的錯誤一般不會(huì )造成災難性的后果。但對于實(shí)時(shí)操作系統，主要任務(wù)是要求對事件進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，雖然事件可能在無(wú)法預知的時(shí)刻到達．但是軟件上必須在事件發(fā)生時(shí)能夠在嚴格的時(shí)限內做出響應(系統響應時(shí)間)，即使能夠響應，但是如果超出了時(shí)限，系統時(shí)間響應的超時(shí)就意味著(zhù)致命的失敗。實(shí)時(shí)操作系統的重要特點(diǎn)是具有系統的可確定性，即系統能對運行情況的最好和最壞等情況能做出精確的估計。

　　實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(RTOS)是嵌入式應用軟件的基礎和開(kāi)發(fā)平臺。大多數嵌入式開(kāi)發(fā)還是在單片機上直接進(jìn)行，沒(méi)有RTOS，但仍要有一個(gè)主程序負責調度各個(gè)任務(wù)。RTOS是一段嵌入在目標代碼中的程序，系統復位后首先執行，相當于用戶(hù)的主程序，用戶(hù)的其他應用程序都建立在RTOS之上。不僅如此，RTOS還是一個(gè)標準的內核，將CPU時(shí)間、中斷、I/O、定時(shí)器等資源都包裝起來(lái)，留給用戶(hù)一個(gè)標準的API(系統調用)，并根據各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級，合理地在不同任務(wù)之間分配CPU時(shí)間。

　　RTOS是針對不同處理器優(yōu)化設計的高效率實(shí)時(shí)多任務(wù)內核，RTOS可以面對幾十個(gè)系列的嵌入式處理器MPU、MCU、DSP、SOC等提供類(lèi)同的API接口，這是RTOS基于設備獨立的應用程序開(kāi)發(fā)基礎。因此，基于RTOS的C語(yǔ)言程序具有極大的可移植性。據專(zhuān)家測算，優(yōu)秀RTOS上跨處理器平臺的程序移植只需要修改1%～4%的內容。在RTOS基礎上可以編寫(xiě)出各種硬件驅動(dòng)程序、專(zhuān)家庫函數、行業(yè)庫函數、產(chǎn)品庫函數，和通用性的應用程序一起，可以作為產(chǎn)品銷(xiāo)售，促進(jìn)行業(yè)的知識產(chǎn)權交流。因此，RTOS又是一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)平臺。

發(fā)展過(guò)程

　　實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)的研究是從20世紀60年代開(kāi)始的。從系統結構上看，RTOS到現在已經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：

早期的實(shí)時(shí)操作系統

　　早期的實(shí)時(shí)操作系統，還不能稱(chēng)為真正的RTOS，它只是小而簡(jiǎn)單的、帶有一定專(zhuān)用性的軟件，功能較弱，可以認為是一種實(shí)時(shí)監控程序。它一般為用戶(hù)提供對系統的初始化管理以及簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理，有的實(shí)時(shí)監控程序也引入了任務(wù)調度及簡(jiǎn)單的任務(wù)間協(xié)調等功能，屬于這類(lèi)實(shí)時(shí)監控程序的有RTMX等。這個(gè)時(shí)期，實(shí)時(shí)應用較簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性要求也不高。應用程序、實(shí)時(shí)監控程序和硬件運行平臺往往是緊密聯(lián)系在一起的。

專(zhuān)用實(shí)時(shí)操作系統

　　專(zhuān)用實(shí)時(shí)操作系統，隨著(zhù)應用的發(fā)展，早期的RTOS已越來(lái)越顯示出明顯的不足了。有些實(shí)時(shí)系統的開(kāi)發(fā)者為了滿(mǎn)足實(shí)時(shí)應用的需要，自己研制與特定硬件相匹配的實(shí)時(shí)操作系統。這類(lèi)專(zhuān)用實(shí)時(shí)操作系統在國外稱(chēng)為Real—Time Operating System Developed in House。它是在早期用戶(hù)為滿(mǎn)足自身開(kāi)發(fā)需要而研制的。一般只能適用于特定的硬件環(huán)境，且缺乏嚴格的評測，移植性也不太好。屬于這類(lèi)實(shí)時(shí)操作系統的有Intel公司的iMAX86等。

通用實(shí)時(shí)操作系統

　　在各種專(zhuān)用RTOS中，一些多任務(wù)的機制如基于優(yōu)先級的調度、實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理、任務(wù)間的通信、同步互斥機構等基本上是相同的，不同的只是面向各自的硬件環(huán)境與應用目標。實(shí)際上，相同的多任務(wù)機制是能夠共享的，因而可以把這部分很好地組織起來(lái)，形成一個(gè)通用的實(shí)時(shí)操作相同內核。這類(lèi)實(shí)時(shí)操作系統大多采用軟組件結構，以一個(gè)個(gè)軟件“標準組件”構成通用的實(shí)時(shí)操作系統，一方面，在RTOS內核的最底層將不同的硬件特性屏蔽掉；另一方面．對不同的應用環(huán)境提供了標準的、可剪裁的系統服務(wù)軟組件。這使得用戶(hù)可根據不同的實(shí)時(shí)應用要求及硬件環(huán)境選擇不同的軟組件，也使得實(shí)時(shí)操作系統開(kāi)發(fā)商在開(kāi)發(fā)過(guò)程中減少了重復性工作。這類(lèi)通用實(shí)時(shí)操作系統，有Integrated System公司的psosystem，Intel公司的iRMX386，Ready System公司(后與MicrotecResearch合并)的VRTX32，WindRiver SystomS公司(位于美國加州Almeda市)的VxworkS，Accelerated Technology Inc公司的NuclouS PLUS等。它們一般都提供了實(shí)時(shí)性較好的內核、多種任務(wù)通信機制、基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )組件、文件管理及I/O服務(wù)，提供了集編輯、編譯、調試、仿真為一體的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持用戶(hù)使用C、C++進(jìn)行應用程序的開(kāi)發(fā)。