選擇ARM CPU的操作系統

嵌入式Linux操作系統
這里要討論的是可以嵌入在ARMCPU上的,具有MMU功能的Linux操作系統,也可以稱(chēng)是嵌入式Linux操作系統。與微軟公司的軟件不一樣,Linux不是由一家公司所擁有、維護開(kāi)發(fā)的,Linux在市場(chǎng)有多種發(fā)行版本,所有發(fā)行版本都包含一樣的Linux內核、基本工具和應用,不同的發(fā)行版本主要是在附加的工具鏈、應用、配置以及各種內核補丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在實(shí)時(shí)性增強、內核精簡(jiǎn)和裁減、支持多種CPU結構(如ARMCPU)等方面做了改進(jìn)和提高。
使用嵌入式Linux系統有兩種途徑：
第一是用戶(hù)自己裝配(稱(chēng)為DIY內核),你可以在www.kernel.org找到全部Linux代碼,或直接到ARMCPU的源代碼樹(shù)下www.armlinux.org.uk找到所需要的Linux版本的移植,或者某些半導體公司,如三星、Motorola在自己的網(wǎng)站或在自己的ARM評估板含有一個(gè)最小Linux內核系統。如果這個(gè)最小內核沒(méi)有包含GCC/GDB工具鏈,可能還要到GNU的網(wǎng)站下載全部的源代碼,然后再編譯生成所需要版本的ARM工具鏈和應用程序庫,這個(gè)過(guò)程是相當耗時(shí)和困難的。還需要指出,這種DIY內核的配置,添加應用和驅動(dòng)程序也是不標準的和復雜的,這是嵌入式系統的特殊性所在。
第二是選擇一個(gè)商業(yè)化的嵌入式Linux操作系統平臺。商業(yè)化的嵌入式Linux版本是針對嵌入式處理器,如ARM所優(yōu)化設計的,支持各種半導體廠(chǎng)家的評估板和主要的設備驅動(dòng),商業(yè)化的嵌入式Linux包含了文件系統、應用、實(shí)時(shí)性擴展和技術(shù)支持培訓服務(wù),現今國外著(zhù)名的商業(yè)化嵌入式Linux產(chǎn)品有：MontaVistaLinux、BluecatLinux、TimesysLinux、MetroworkLinux、Vlinux和RedhatLinux等,國內也有紅旗、中軟、新華嵌入式Linux。
MontaVistaLinux是MontaVista軟件公司于1999年推出的,它是目前全球優(yōu)秀的嵌入式Linux操作系統和工具供應商,MontaVista在嵌入式Linux的實(shí)時(shí)性、交叉開(kāi)發(fā)工具、高可用性、動(dòng)態(tài)電源管理等Linux技術(shù)要點(diǎn)方面具有領(lǐng)先地位。MontaVistaLinux最版本是3.1,采用Linux2.4.20,針對8種CPU系列(包含ARM和Xscale)優(yōu)化定制的商業(yè)化版本。
選擇象MontaVistaLinux這樣商業(yè)化嵌入式Linux,可以讓用戶(hù)把時(shí)間和資金放在應用軟件和特定的硬件接口和設備驅動(dòng)程序,使用商業(yè)化嵌入式Linux可以得到一定時(shí)間(一般是1年)的技術(shù)支持,升級和培訓(這很重要,因為L(cháng)inux是每天都在變化的)。
商業(yè)化嵌入式Linux目前除國內的產(chǎn)品外,價(jià)格還是很昂貴的,根據配置和服務(wù)時(shí)間,大約從幾千到幾萬(wàn)美元,多數國內用戶(hù)從資金和心理上還很難承受,商業(yè)化嵌入式Linux開(kāi)發(fā)工具相對于Microsoft和象Tornado/VxWork的開(kāi)發(fā)工具,在易于使用和豐富性方面還待于提高和改進(jìn)。
同樣作為L(cháng)inux操作系統,筆者推薦使用帶有MMU的嵌入式Linux,而不是mCLinux,因為絕大多數新的ARMCPU都是AMR9核,它們都帶有MMU了,無(wú)論是開(kāi)放源碼的Linux社區還是商業(yè)化的嵌入式Linux公司的支持和維護都比mCLinux要好要快和豐富得多。

結語(yǔ)
前面我們對三種在A(yíng)RMCPU上較為流行的嵌入式操作系統作了詳細的分析,在進(jìn)入一個(gè)總結之前,筆者還想提到幾個(gè)在國際上很有名氣的嵌入式操作系統,它們是WindRiver公司的VxWorks、ATI的Nucleus、iTron和WinCE,但它們在A(yíng)RMCPU的應用不多見(jiàn),介紹從略。
最后歸納一下選擇一個(gè)合適的ARMCPU的嵌入式操作系統的幾個(gè)重要因素：
第一是應用。如果你想開(kāi)發(fā)的嵌入式設備是一個(gè)和網(wǎng)絡(luò )應用密切相關(guān)或者就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備,那么你應該選擇用嵌入式Linux或者mCLinux,而不是mC/OS-II。
第二是實(shí)時(shí)性。沒(méi)有一個(gè)絕對的數字可以告訴你什么是硬實(shí)時(shí),什么是軟實(shí)時(shí),它們之間的界限也是十分模糊的,這與你選擇什么樣的ARMCPU,它的主頻、內存等參數有一定的關(guān)系。如果你使用加入實(shí)時(shí)補丁等技術(shù)的嵌入式Linux,如MontaVistaLinux(2.4.17版本),最壞的情況只有436微秒,而99.9%的情況是195微秒?？紤]到最新的Linux在實(shí)時(shí)性方面的改進(jìn)。它可以適合于90~95%的各種嵌入式系統應用。當然,你如果希望更快的實(shí)時(shí)響應,如高速的A/D轉換需要幾個(gè)微秒以?xún)鹊闹袛嘌訒r(shí),可能采用mC/OS-II是合適的。當然,你采用象Vxworks這樣傳統的嵌入式操作系統也可以滿(mǎn)足這樣的強實(shí)時(shí)性要求。
第三是開(kāi)發(fā)工具。顯然,目癿C/OS-II、mCLinux和嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)工具與商業(yè)嵌入式操作系統工具還有一些差距,目前在A(yíng)RMCPU上廣泛流行和使用的是ARM公司SDT/ADS工具鏈,產(chǎn)品無(wú)論在功能、穩定性和眾多的第三方廠(chǎng)商支持方面都很好,唯一不足的是缺少對嵌入式Linux操作系統的支持,SDT/ADS的升級產(chǎn)品RealView計劃支持GCC和嵌入式Linux,但目前還沒(méi)有看到,mC/OS-II可以使用ARMSDT/ADS,但沒(méi)有操作系統調試功能。
第四是所選擇的ARMCPU和參考板,象ARM7TDMI和ARM940T(如S3C2500/2510)核是不能使用嵌入式Linux的,如果想用Linux,只能用mCLinux,如果想用VxWorks,需要了解一下提供評估板的公司是否有BSP(板支持包),VxWorks自己只有少數ARM公司評估板的支持。
最后是價(jià)格和技術(shù)服務(wù)。在考慮購買(mǎi)商業(yè)嵌入式操作系統時(shí),會(huì )遇到是買(mǎi)還是自己做的問(wèn)題,這是很正常的,尤其是在采用開(kāi)放源代碼技術(shù)時(shí),這個(gè)問(wèn)題就更加突出。有一點(diǎn)需要注意的是,有些產(chǎn)品如VxWorks是既按用戶(hù)數收取開(kāi)發(fā)費,也按用戶(hù)產(chǎn)品售出的實(shí)際數量收取每個(gè)VxWorks軟件運行的版稅。mC/OS-II只是收取每種產(chǎn)品一次性版稅(不限數量)。Linux無(wú)論是mCLinux還是嵌入式Linux(即使是商業(yè)版本象MontaVistaLinux)是不收版稅的,商用嵌入式Linux是以服務(wù)費或訂閱方式收取開(kāi)發(fā)時(shí)的費用。很明顯,國外產(chǎn)品價(jià)格是貴一些,但不能不承認他們在嵌入式操作系統的技術(shù)已經(jīng)遠遠走在前方 linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）