嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式实时操作系统最新进展
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2020-12-01
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式实时操作系统最新进展技术中的嵌入式实时操作系统最新进展
嵌入式实时操作系统保证了飞机、火车、汽车以及工厂设备的实时运行。一个嵌入式RTOS的核心就是确定性，
它绝对保证了当接受到时钟间隔或一个中断信号时，系统可以正确的做出响应。 但是如今只有这些还不
够，还要有安全性，保密性以及通讯范围等其他要求。鉴于工业控制供应商乔治亚州Norcross 的西门子能源和
自动化公司（SEA）的经验，公司希望在其客户的工厂内配置一台电脑。SEA负责工程软件产品的产品市场部
经理Eric Kaczor说，工程师们很快发现一台标准的办公室用电脑并不能起作用。为了避免电脑有被撞坏以及被
冻住的危险，他们决定使用RTOS。 然而，他们在选
嵌入式实时操作系统保证了飞机、火车、汽车以及工厂设备的实时运行。一个嵌入式RTOS的核心就是确定性，它绝对保
证了当接受到时钟间隔或一个中断信号时，系统可以正确的做出响应。
但是如今只有这些还不够，还要有安全性，保密性以及通讯范围等其他要求。鉴于工业控制供应商乔治亚州Norcross 的西
门子能源和自动化公司（SEA）的经验，公司希望在其客户的工厂内配置一台电脑。SEA负责工程软件产品的产品市场部经理
Eric Kaczor说，工程师们很快发现一台标准的办公室用电脑并不能起作用。为了避免电脑有被撞坏以及被冻住的危险，他们
决定使用RTOS。
然而，他们在选择RTOS 时，很重要的一点就是看它是否还保留了办公室电脑软件的功能。“当我们选择实时操作系统的时
候，我们希望可以很方便地应用我们的办公室软件。”Kaczor说。
比比PLC 具有更多的功能具有更多的功能
如今RTOS必须可以与多种型号相连，并且满足安全性和保密性的要求，实际上，它现在就像是一台办公室里的个人电
脑。作为对这些需求的反应，RTOS销售商提供了更多的功能，这些要求对于内存和其他的一些约束性配件施加了很大的压
力。幸运的是，RTOS可以进行“瘦身”，这样就能保证其他功能的配件有足够的地方。看一下现今的RTOS可以知道它在哪些
地方进行了改变以迎合工业，自动化及控制领域内的应用需求。
SEA 使用Ardence（一个在马萨诸塞州Waltham的Citrix公司）公司RTX RTOS系统来一起制造其Simatic Microbox 420工
业用电脑部件。RTOS 功能的拓展已经超越了偶尔观察RTOS 人的想象。“他们看着这个东西，然后他们认为它是一个
PLC...，他们没有意识到它的实际功能远比PLC 强大。”Kaczor 说。
另外一个额外的功能就是可连接性。PaulChen 是在加利福尼亚州Alameda 的RTOS 销售商Wind River Systems 公司的
VxWorks 生产线经理，他注意到，对于最新型的嵌入式实时操作系统来说，与外部世界相连是一个非常重要的功能需求。这
包括一些用户需要的技术如USB，工业以太网和无线通讯。最终用户也希望有关的标准能对其安全性作出规定，这些标准诸
如下一代因特网（IPv6），关于无线通讯的802.x 体系，关于移动通讯应用的MIPv4 和MIPv6 以及IPsec 协议和HTTPS 协
议。
顾客引导着RTOS供应商。“如果实时操作系统软件不能提供这些功能的话，我们的顾客可能自己编程来实现这些功能。
”Chen 说。
高性能的闪存芯片的发展使得工业系统能够放弃短寿命的硬盘并且用OPT来替代固态存储器。来自西门子能源及自动化公
司
而危险在于，如果最终用户或原始设备制造商（OEM）自己附加软件有可能产生危险，如可能会对系统内的行程安排软件
产生影响，而这个软件是整个RTOS最重要的一部分用来确保整个系统的确定性。由于知道编码，RTOS 的供应商可以为他们
的产品增加性能，而同时保留实时性。
这也同样适用于安全与保密方面的功能。这项性能在机载系统，工业应用以及医用软件中有需求，这些都写在下面的规定
中（这些规定都是三个字母的缩写）：FAA DO-178B，IEC 61508, and FDA 510(k)。
增加的可连接性的功能使得嵌入式RTOS的功能更难实现，特别是它的安全性能。有种版本的安全性能原本是用于军事方
面的，以前这个版本对于不同的系统会有不同的安全性能等级。而如今人们需要试图将所有等级的安全性能都放入一个硬件
中，这就意味着硬件或软件的集成信息将会变成最高机密。
安全性能的另外一个版本，虽然与任何一台的办公室电脑都很相似，然而程序可以错误的进入其他的存储空间，然后外部
的力量就可以攻击它。
Chen 注意到了硬件的发展，在最先进的嵌入式RTOS内的第三大驱动器可以帮助其避免类似问题。就拿一件事来说，半
导体制造商正在往他们的芯片内加入过程元素以便专用功能可以通过软件来卸载。
其它的功能包括对安全性能的编码和网络病毒侦测的模式匹配。“专用的硬件通常比软件运行的要快，因此RTOS软件需要
能够支持协调不同的硬件引擎。”Chen 这样说道。
他补充到，多核处理器现在对于嵌入式系统来说也变得可能了。由于将一个处理器变成多个相同的单元或内核，微处理器
制造商可以将升级周期大大加快，因此就能以低功耗完成高性能。因而，如果软件支持多核处理器的话，嵌入式RTOS 可以从
这些硬件中受益。
Robert Day(Lynuxworks公司在加州San Jose的市场部副经理)，注意到先进的微处理器内核供应商非常注重内存部分，他
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