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uclinux与ucos区别

发布时间:2019-06-12 23:00 来源:未知 编辑:admin

  嵌入式系统是以嵌入式计算机为核心,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、体积、成本、功耗等综合性能有严格要求的计算机系统。随着嵌入式系统的广泛应用,传统的前/后台程序开发机制已经不能满足日益复杂和荷记得的实现要求,因而现场常常采用嵌入式产时操作系统PROS(Real TIme OperaTIon System)开发实时多任务系统。嵌入式实时操作系统一般可以提供多任务的任务调度、时间管理、任务间通信和同步以及内存管理MMU(Memory Manager Unit)等重要服务,使得嵌入式应用程序易于设计和扩展。采用RTOS可以使嵌入式产品更可靠、开发周期更短。在嵌入式应用中使用RTOS已经成为当前嵌入式应用的一个热点。

  完成简单功能的嵌入式系统一般不需要操作系统。如,以前许多MCS51系列单片机组成的小系统就只是利用软件实现简单的控制环路;但是随着所谓后PC时代的来临,嵌入式系统设计日趋复杂,嵌入式操作系统就必不可少了。

  嵌入式RTOS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业性等方面具有较为突出的优势。一般而言,嵌入式操作系统不同于一般意义的计算机操作系统,它有占用空间小、执行效率高、方便进行个性化定制和软件要求固化存储等特点。

  UC/OS和uClinux操作系统是用两种性能优良、源码公开且被广泛应用的免费嵌入式操作系统,可以作为研究实时操作系统和非实时操作系统的典范。

  uC/OS II(Micro Control OperaTIon System Two)是一个可以基于ROM运行的、可裁减的、抢占式、实时多任务内核,具有高度可移植性,特别适合于微处理器和控制器,是和很多商业操作系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。为了提供最好的移植性能,uC/OS II最大程度上使用ANSI C语言进行开发,并且已经移植到近40多种处理器体系上,涵盖了从8位到64位各种CPU(包括DSP)。

  uC/OS II可以简单的视为一个多任务调度器,在这个任务调度器之上完善并添加了和多任务操作系统相关的系统服务,如信号量、邮箱等。其主要特点有公开源代码,代码结构清晰、明了,注释详尽,组织有条理,可移植性好,可裁剪,可固化。内核属于抢占式,最多可以管理60个任务。从1992年开始,由于高度可靠性、移植性和安全性,uC/OS II已经广泛使用在从照相机到航空电子产品的各种应用中。

  C/OS-II实时多任务操作系统内核被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。 C/OS-II 的前身是C/OS,最早出自于1992 年美国嵌入式系统专家rosse 在《嵌入式系统编程》杂志的5 月和6 月刊上刊登的文章连载,并把C/OS 的源码发布在该杂志的BBS 上。

  uCLinux表示Micro-Control Linux,即“微控制器领域中的Linux系统”,是Lineo公司的主打产品,同时也是开放源码的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU(Memory Management Unit)的嵌入式系统而设计的。它已经被成功地移植到了很多平台上。由于没有MMU,其多任务的实现需要一定技巧。

  uClinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来,沿袭了Linux的绝大部分特性。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式操作系统。在GNU通用许可证的保证下,运行uClinux操作系统的用户可以使用几乎所有的Linux API函数。由于经过了裁剪和优化,它形成了一个高度优化,代码紧凑的嵌入式Linux。

  它具有体积小、稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持,以及丰富的API函数等优点。uClinux与Linux在兼容性方面表现出色,uClinux除了不能实现fork()外,其余uClinux的API函数与标准Linux完全相同。

  嵌入式操作系统是嵌入式系统软硬件资源的控制中心,它以尽量合理的有效方法组织多个用户共享嵌入式系统的各种资源。其中用户指的是系统程序之上的所有软件。所谓合理有效的方法,指的就是操作系统如何协调并充分利用硬件资源来实现多任务。复杂的操作系统都支持文件系统,方便组织文件并易于对其规范化操作。

  嵌入式操作系统还有一个特点就是针对不同的平台,系统不是直接可用的,一般需要经过针对专门平台的移植操作系统才能正常工作。进程调度、文件系统支持和系统移植是在嵌入式操作系统实际应用中最常见的问题,下文就从这几个角度入手对uc/os和uclinux进行分析比较。

  任务调度主要是协调任务对计算机系统内资源(如内存、i/o设备、cpu)的争夺使用。进程调度又称为cpu调度,其根本任务是按照某种原则为处于就绪状态的进程分配cpu。由于嵌入式系统中内存和i/o设备一般都和cpu同时归属于某进程,所以任务调度和进程调度概念相近,很多场合不加区分,下文中提到的任务其实就是进程的概念。

  进程调度可分为“剥夺型调度”和“非剥夺型调度”两种基本方式。所谓“非剥夺型调度”是指:一旦某个进程被调度执行,则该进程一直执行下去直至该进程结束,或由于某种原因自行放弃cpu进入等待状态,才将cpu重新分配给其他进程。所谓“剥夺型调度”是指:一旦就绪状态中出现优先权更高的进程,或者运行的进程已用满了规定的时间片时,便立即剥夺当前进程的运行(将其放回就绪状态),把cpu分配给其他进程。

  作为实时操作系统,uc/os是采用的可剥夺型实时多任务内核。可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。uc/os中最多可以支持64个任务,分别对应优先级0~63,其中0为最高优先级。调度工作的内容可以分为两部分:最高优先级任务的寻找和任务切换。

  其最高优先级任务的寻找是通过建立就绪任务表来实现的。uc/os中的每一个任务都有独立的堆栈空间,并有一个称为任务控制块tcb(task control block)数据结构,其中第一个成员变量就是保存的任务堆栈指针。任务调度模块首先用变量ostcbhighrdy记录当前最高级就绪任务的tcb地址,然后调用os_task_sw()函数来进行任务切换。

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