嵌入式操作系统基础及Linux基础

嵌入式操作系统是针对特定应用而设计的操作系统，通常用于资源有限的设备，如微控制器、物联网设备等。Linux，尽管通常被认为是服务器和桌面环境的操作系统，也可以作为嵌入式平台的基础。本主题主要关注嵌入式操作系统的基础知识，特别是μC/OS-II，这是一种流行的实时操作系统（RTOS）。 μC/OS-II由Jean Labrosse于1992年开发，最初设计为微控制器的操作系统，其名称“micro COS 2”代表“微控制器操作系统版本2”。自那时以来，μC/OS-II因其可靠性、鲁棒性和安全性而被广泛应用，从消费电子产品到航空电子设备都有其身影。μC/OS-II的最新版本为2.8x，而μC/OS-III则在2009年由Micrium公司发布，适用于更高级的应用场景。 μC/OS-II的核心特性包括高度可移植性，大部分代码使用C语言编写，只有少量与CPU紧密相关的代码使用汇编语言，使得移植到其他CPU变得相对简单。此外，μC/OS-II具有高效、小巧、实时性能优越和可扩展性强的特点，最小内核大小仅为2KB。它已被移植到多种不同的CPU架构。 μC/OS-II是一个实时内核，专注于任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间通信与同步的基本功能。它不包含I/O管理、文件系统和网络等功能，但允许用户根据需求进行扩展。系统最多支持64个任务，优先级从0到63，其中0为最高优先级，63为最低优先级。系统保留了4个最高和最低优先级的任务，留给用户使用的任务数为56个。任务管理功能包括创建、删除、优先级调整以及挂起和恢复任务。 时间管理是通过定时中断实现的，通常设置为每10毫秒或100毫秒触发一次，称为时钟节拍。中断服务程序中需要调用系统提供的相关函数以保持时间同步。内存管理方面，μC/OS-II采用分区策略来避免内存碎片，每个分区包含相同大小的内存块，分配和释放内存时以块为单位进行。 μC/OS-II的源代码结构清晰，分为几个主要部分：核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信、内存管理以及CPU移植。这使得理解和定制操作系统内核成为可能，对于嵌入式系统开发者来说极具价值。 在实际应用中，μC/OS-II的源代码可以按照目录结构进行组织，如app-cfg.h、includes.h、os_cfg.h等配置文件，以及app.c、uCOSII.dsw等应用程序和项目文件。通过μC/OS-II V2.80，开发者可以获得与CPU相关的内核源代码，以及Win32模板，帮助构建和调试μC/OS-II应用程序。 μC/OS-II是嵌入式系统开发的重要工具，它提供了实时操作系统的基础，使开发者能够构建高效、可靠的嵌入式应用，特别是在资源受限的环境中。结合Linux等其他操作系统，我们可以构建出更强大的嵌入式解决方案。