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几种嵌入式RTOS的分析与比较 2008年07月10日 社区交流 Sailor_forever sailing_9806@163.com 整理 转载请注明 /sailor_8318/archive/2009/03/21/4009911.aspx /sailor_8318/archive/2009/03/21/4009911.aspx 【摘要】本文介绍4种嵌入式实时操作系统VxWorks、μClinux、μC/OS-II和eCos，详细分析比较了这4种操作系统的主要性能，并根据分析结果指出了各自的适用领域。 【关键词】实时操作系统 任务管理 任务间同步与通信 内存管理 中断管理 文件系统 VxWorks、μClinux、μC/OS-II和eCos是4种性能优良并被广泛应用的实时操作系统。本文通过对这4种操作系统的主要性能进行分析与比较，归纳出它们的选型依据和适用领域。 1 4种操作系统的介绍 1.1 VxWorks VxWorks是美国WindRiver公司的产品，是目前嵌入式系统领域中应用很广泛，市场占有率比较高的嵌入式操作系统。VxWorks实时操作系统由400多个相对独立、短小精悍的目标模块组成，用户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接口)规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的用户接口，在核心方面甚至可以微缩到8 KB。 1.2 μC/OS-II μC/OS-II是美国嵌入式系统专家Jean J．Labrosse用C语言编写的一个结构小巧、抢占式的多任务实时内核。μC/OS-II能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。 1.3 μClinux μClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux。同标准的Linux相比，μClinux的内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API，以及TCP／IP网络协议等。因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。 1.4 eCos eCos(embedded Configurable operating system)，即嵌入式可配置操作系统。它是一个源代码开放的可配置、可移植、面向深度嵌入式应用的实时操作系统。最大特点是配置灵活，采用模块化设计，核心部分由小的组件构成，包括内核、C语言库和底层运行包等。每个组件可提供大量的配置选项(实时内核也可作为可选配置)，使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，并通过不同的配置使得eCos能够满足不同的嵌入式应用要求。 2 性能分析与比较 任务管理、任务及中断间的同步与通信机制、内存管理、中断管理、文件系统、对硬件的支持和系统移植这几方面是实时操作系统的主要性能。下面就从这几个方面着手对上述4种操作系统进行分析与比较。 2.1 任务管理 任务管理是嵌入式实时操作系统的核心和灵魂，决定了操作系统的实时性能。它通常包含优先级设置、多任务调度机制和时间确定性等部分。 优先级设置 嵌入式操作系统支持多任务，每个任务都具有优先级，任务越重要，赋予的优先级应越高。优先级的设置分为静态优先级和动态优先级两种。静态优先级指的是每个任务在运行前都被赋予一个优先级，而且这个优先级在系统运行期间正常情况下是不能改变的，但允许通过系统调函函数改变任务的优先级；动态优先级则是指每个任务的优先级(特别是应用程序的优先级)在系统运行时可以动态地改变，这种改变是调度算法决定的，而非通过系统调用人为改变的。 多任务调度机制 任务调度主要是协调任务对CPU资源的争夺使用。对系统资源非常匮乏的嵌入式系统来说，任务调度尤为重要，它直接影响到系统的实时性能。通常，多任务调度机制分为基于优先级抢占式调度和时间片轮转调度。 基于优先级抢占式调度（PBP，Priority Based and Preemptive）：系统中每个任务都有一个优先级，内核总是将CPU分配给处于就绪态的优先级最高的任务运行。如果系统发现就绪队列中有比当前运行任务更高的优先级任务，就把当前运行任务置于就绪队列中，调入高优先级任务运行。系统采用优先级抢占方式进行调度，可以保证重要的突发事件及时得到处理。 时间片轮转调度（RR，Round Robin） ：让优先级相同的处