嵌入式开发中三种操做系统的分析与比较

三种经常使用的嵌入式操做系统——Palm OS、Windows CE、Linux；在此基础上、分析、比较这三种嵌入式操做系统，给出它们之间的异同点及各自的适用范围。

1 嵌入式系统与嵌入式操做系统

1.1 嵌入式系统

嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，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、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统应具备的特色是：高可靠性；在恶劣的环境或忽然断电的状况下，系统仍然可以正常 工做；许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操做系统具备实时处理能力 ；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一块儿，它的升级换代也是具体产品同步进行；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，通常都固化在只读存储器中或 闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。

1.2 嵌入式操做系统

嵌入式操做系统EOS（Embedded Operating System）是一种用途普遍的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的所有软、硬件资源的分配、调度做，控制、协调并 发活动；它必须体现其所在系统的特征，可以经过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着 Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操做系统在系统 实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具备较为突出的特色。EOS是相对于通常操做系统而方的，它除具有了通常操做系统最基本的 功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有如下特色：

① 可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。

② 强实时性。EOS实时性通常较强，可用于各类设备控制当中。

③ 统一的接口。提供各类设备驱动接口。

④ 操做方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用。

⑤ 提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各类移动计算设备预留接口信盈达嵌入式物联网智能硬件企鹅要妖气呜呜吧久零就要。

⑥ 强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不须要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS具备较强的稳定性。嵌入式操做系统的用户接口通常不提供操做命令，它经过系统的调用命令向用户程序提供服务。

⑦ 固化代码。在嵌入式系统中，嵌入式操做系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中不多使用，所以，嵌入式操做系统的文件管理功能应该可以很容易地拆卸，而用各类内存文件系统。⑧更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。

国际上用于信息电器的嵌入式操做系统有40种左右。如今，市场上很是流行的EOS产品，包 括3Com公司下属子公司的Palm OS，全球占有份额达50%，Microsoft公司的Windows CE不过29%。在美国市场，Palm OS更以80%的占有率远超Windows CE。开放源代码的Linux很适于作信息家电的开发。好比：中科红旗软件技术有限公司开发的红旗嵌入式Linux和美商网虎公司开发的基于Xlinux 的嵌入式操做系统“夸克”。“夸克”是目前全世界最小的Linux，它有两具很突出的特色，就是体积小和使用GCS编码。

2 三种经常使用的嵌入式操做系统

2.1 Palm OS

Palm是3Com公司的产品，其操做系统为Palm OS。Palm OS是一种32位的嵌入式操做系统。Palm提供了串行通讯接口和红外线传输接口，利用它能够方便地与其它外部设备通讯、传输数据；拥有开放的OS应用程 序接口，开发商可根据须要自行开发所需的应用程序。Palm OS是一套具备术强开放性的系统，如今有大约数千种专用为Palm OS编写的应用程序，从程序内容上看，小到我的管理、游戏，大到行业解决方案，Palm OS无所不包。在丰富的软件支持下，基于Palm OS的掌上电脑功能得以不断扩展。

Palm OS是一套专门为掌上电脑开发的OS。在编写程序时，Palm OS充分考虑了掌上电脑内存相对较小的状况，所以它只占有很是小的内存。因为基于Palm OS编写的应用程序占用的空间也很是小（一般只有几十KB），因此，基于Palm OS的掌上电脑（虽然只有几MB的RAM）能够运行众多应用程序。

因为Palm产品的最大特色是使用简便、机体轻巧，所以决定了Palm OS应具备如下特色。

一、操做系统的节能功能。由上掌上电脑要求使用电源尽量小，所以在Palm OS的应用程序中，若是没有事件运行，则系统设备进入半休眠（doze）的状态；若是应用程序中止活动一段时间，则系统自动进入休眠（sleep）状态。

二、合理的内存管理。Palm的存储器所有是可读写的快速RAM，动态 RAM（Dynamic RAM）相似于PC机上的RAM，它为全局变量和其它不需永久保存的数据提供临时的存储空间；存储RAM（Storage RAM）相似于PC机上的硬盘，能够永久保存应用程序和数据。

三、Palm OS的数据是以数据库（database）的格式来存储的。数据库是由一组记录（records）和一些数据库头信息组成的。为保证程序处理速度和存储器 空间，在处理数据的时候，Palm OS不是把数据从存储堆（Storage Heap）拷贝到动态堆（Dynamic Heap）后再进行处理，而是在存储堆中直接处理。为避免错误地调用存储器地址，Palm OS规定，这一切都必须调用其内存管理器里的API来实现。

四、Palm OS与同步软件（HotSync）结合可使掌上电脑与PC机上的信息实现同步，把台式同的功能扩展到了掌上电脑。Palm应用范围至关普遍，如：联络及 工做表管理、电子邮件及互联网通讯、销售人员及组别自动化等等。Palm外围硬件也十分丰富，有数码相机、GPS接收器、调制解调器、GSM无线电话、数 码音频播放设备、便携键盘、语音记录器、条码扫描、无线寻呼接收器、探测仪。其中Palm与GPS结合的应用，不但能够做导航定位，还能够结合GPS做气 候的监测、地名调查等。

2.2 Windows CE

Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操做系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操做。它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面至关出色。其中CE中的C表明袖珍（Compact）、消费（Consumer）、通讯能力（Connectivity）和伴侣 （Companion）；E表明电子产品（Electronics）。与Windows 95/9八、Windows NT不一样的是，Windows CE是全部源代码所有由微软自行开发的嵌入式新型操做系统，其操做界面虽来源于Windows 95/98，但Windows CE是基于Win32 API从新开发的、新型的信息设备平台。Windows CE具备模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特色。Windows CE不只继承了传统的Windows图形界面，而且在Windows CE平台上可使用Windows 95/98上的编程工具（如Visual Basic、Visual C++等）、使用一样的函数、使用一样的界面网格，使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就能够在Windows CE平台上继续使用。

Windows CE的设计目标是：模块化及可伸缩性、实时性能好，通讯能力强大，支持多种CPU。它的设计能够知足多种设备的须要，这些设备包括了工业控制器、通讯集线 器以及销售终端之类的企业设备，还有像照相机、电话和家用娱乐器材之类的消费产品。一个典型的基于Windows CE的嵌入系统一般为某个特定用途而设计，并在不联机的状况下工做。它要求所使用的操做系统体积较小，内建有对中断的响应功能。

Windows CE的特色有：

① 具备灵活的电源管理功能，包括瞬眠/唤醒模式。

② 使用了对象存储（object store）技术，包括文件系统、注册表及数据库。它还具备不少高性能、高效率的操做系统特 性，包括按需换页、共享存储、交叉处理同步、支持大容量堆（heap）等。

③ 拥有良好的通讯能力。普遍支持各类通讯硬件，亦支持直接的局域链接以及拨号链接，并提供与PC、内部网以及Internet的链接，还提供与Windows 9x/NT的最佳集成和通讯。

④ 支持嵌套中断。容许更高优先级别的中断首先获得响应，而不是等待低级别的ISR完成。这使得该操做系统具备嵌入式操做系统所要求的实时性。

⑤ 更好的线程响应能力。对高级别IST（中断服务线程）的响应时间上限的要求更加严格，在线程响应能力方面的改进，帮助开发人员掌握线程转换的具体时间，并经过加强的监控能力和对硬件的控制能力帮助他们建立新的嵌入式应用程序。

⑥ 256个优先级别。可使开发人员在控制嵌入式系统的时序安排方面有更大的灵活性。

⑦ Windows CE的API是Win32 API的一个子集，支持近1500个Win32 API。有了这些API，足能够编写任何复杂的应用程序。固然，在Windows CE系统中，所提供的API也能够随具体应用的需求而定。

在掌上型电脑中，Windows CE包含以下一些重要组件：Pocket Outlook及其组件、语音录音机、移动频道、远程拨号访问、世界时钟、计算器、多种输入法、GBK字符集、中文TTF字库、英汉双向词典、袖珍浏览 器、电子邮件、Pocket Office、系统设置、Windows CE Services软件。