STM32息息相關的五大操作系統

發布時間:2019年08月22日 14:08    發布者:陽光和鹽
TOP1:μClinux


μClinux是一種優秀的嵌入式Linux版本,從字面意思看是指微控制Linux。同標準的Linux相比,μClinux的內核非常小,但是它仍然繼承了Linux操作系統的主要特性,包括良好的穩定性和移植性、強大的網絡功能、出色的文件系統支持、標準豐富的API,以及TCP/IP網絡協議等。


μClinux操作系統的中斷管理是將中斷處理分為兩部分:頂半處理和底半處理。在頂半處理中,必須關中斷運行,且僅進行必要的、非常少、速度快的處理,其他處理交給底半處理;底半處理執行那些復雜、耗時的處理,而且接受中斷。因為系統中存在有許多中斷的底半處理,所以會引起系統中斷處理的延時。


μClinux對文件系統支持良好,由于μClinux繼承了Linux完善的文件系統性能,它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系統。


μClinux最大特點在于針對無MMU處理器設計,這對于沒有MMU功能的STM32F103來說是合適的,但移植此系統需要至少512KB的RAM空間,1MB的ROM/FLASH空間,而STM32F103擁有256K的FLASH,需要外接存儲器,這就增加了硬件設計的成本。

μClinux結構復雜,移植相對困難,內核也較大,其實時性也差一些,若開發的嵌入式產品注重文件系統和與網絡應用則μClinux是一個不錯的選擇。

TOP2:μC/OS-II


μC/OS-II是在μC/OS的基礎上發展起來的,是用C語言編寫的一個結構小巧、搶占式的多任務實時內核。μC/OS-II能管理64個任務,并提供任務調度與管理、內存管理、任務間同步與通信、時間管理和中斷服務等功能,具有執行效率高、占用空間小、實時性能優良和擴展性強等特點。

對于實時性的滿足上,由于μC/OS-II內核是針對實時系統的要求設計實現的,所以只支持基于固定優先級搶占式調度;調度方法簡單,可以滿足較高的實時性要求。


μC/OS-II中斷處理比較簡單。一個中斷向量上只能掛一個中斷服務子程序ISR,而且用戶代碼必須都在ISR(中斷服務程序)中完成。ISR需要做的事情越多,中斷延時也就越長,內核所能支持的最大嵌套深度為255。


μC/OS-II是一個結構簡單、功能完備和實時性很強的嵌入式操作系統內核,針對于沒有MMU功能的CPU,它是非常合適的。它需要很少的內核代碼空間和數據存儲空間,擁有良好的實時性,良好的可擴展性能,并且是開源的,網上擁有很多的資料和實例,所以很適合向STM32F103這款CPU上移植。


TOP3:eCos


eCos,即嵌入式可配置操作系統。它是一個源代碼開放的可配置、可移植、面向深度嵌入式應用的實時操作系統。最大特點是配置靈活,采用模塊化設計,核心部分由小同的組件構成,包括內核、C語言庫和底層運行包等。每個組件可提供大量的配置選項(實時內核也可作為可選配置),使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置,并通過不同的配置使得eCos能夠滿足不同的嵌入式應用要求。


eCos操作系統的可配置性非常強大,用戶可以自己加入所需的文件系統。eCos操作系統同樣支持當前流行的大部分嵌入式CPU,eCos操作系統可以在16位、32位和64位等不同體系結構之間移植。eCos由于本身內核就很小,經過裁剪后的代碼最小可以為10 KB,所需的最小數據RAM空間為10 KB。

在系統移植方面 eCos操作系統的可移植性很好,要比μC/OS-II和μClinux容易。


eCos最大特點是配置靈活,并且支持無MMU的CPU的移植,開源且具有很好的移植性,也比較合適于移植到STM32平臺的CPU上。但eCOS的應用還不是太廣泛,還沒有像μC/OS-II那樣普遍,并且資料也沒有μC/OS-II多。eCos適合用于一些商業級或工業級對成本敏感的嵌入式系統,例如消費電子領域中的一些應用。


TOP4:FreeRTOS


由于RTOS需占用一定的系統資源(尤其是RAM資源),只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數實時操作系統能在小RAM單片機上運行。相對于μC/OS-II、 embOS等商業操作系統,FreeRTOS操作系統是完全免費的操作系統,具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點,可以方便地移植到各種單片機上運行,其最新版本為6.0版。
作為一個輕量級的操作系統,FreeRTOS提供的功能包括:任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理、記錄功能等,可基本滿足較小系統的需要。
FreeRTOS內核支持優先級調度算法,每個任務可根據重要程度的不同被賦予一定的優先級,CPU總是讓處于就緒態的、優先級最高的任務先運行。
FreeRT0S內核同時支持輪換調度算法,系統允許不同的任務使用相同的優先級,在沒有更高優先級任務就緒的情況下,同一優先級的任務共享CPU的使用 時間。
相對于常見的μC/OS-II操作系統,FreeRTOS操作系統既有優點也存在不足。其不足之處, 一方面體現在系統的服務功能上,如FreeRTOS只提供了消息隊列和信號量的實現,無法以后進先出的順序向消息隊列發送消息。
另一方 面,FreeRTOS只是一個操作系統內核,需外擴第三方的GUI(圖形用戶界面)、TCP/IP協議棧、FS(文件系統)等才能實現一個較復雜的系統, 不像μC/OS-II可以和μC/GUI、μC/FS、μC/TCP-IP等無縫結合。
TOP5:RT-thread
RT-Thread 是一款主要由中國開源社區主導開發的開源實時操作系統(許可證GPLv2)。實時線程操作系統不僅僅是一個單一的實時操作系統內核,它也是一個完整的應用系統,包含了實時、嵌入式系統相關的各個組件:TCP/IP協議棧,文件系統,libc接口,圖形用戶界面等。
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