学习STM32,你不得不了解的五大嵌入式操作系统 .pdf
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2023-02-27
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学习 STM32，你不得不了解的五大嵌入式操作系
统
基于 STM 平台且满足实时控制要求操作系统，有以下 5 种可供移植选择。分别为 μClinux、μC／OS-II、eCos、
FreeRTOS 和 rt-thread。下面分别介绍这五种嵌入式操作系统的特点及不足，通过对比，读者可以根据自己的应用需
求选择合适的平台。
TOP1：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。
μClinux 在结构上继承了标准 Linux 的多任务实现方式，分为实时进程和普通进程，分别采用先来先服务和时间片
轮转调度，仅针对中低档嵌入式 CPU 特点进行改良，且不支持内核抢占，实时性一般。
在内存管理上由于 μClinux 是针对没有 MMU 的处理器设计的，不能使用处理器的虚拟内存管理技术，只能采用实
存储器管理策略。系统使用分页内存分配方式，在启动时对实际存储器进行分页。系统对内存的访问是直接的，操作系
统对内存空间没有保护，多个进程可共享一个运行空间，所以，即使是一个无特权进程调用一个无效指针也会触发一个
地址错误，并有可能引起程序崩溃甚至系统崩溃。
μClinux 操作系统的中断管理是将中断处理分为两部分：顶半处理和底半处理。在顶半处理中，必须关中断运行，
且仅进行必要的、非常少、速度快的处理，其他处理交给底半处理；底半处理执行那些复杂、耗时的处理，而且接受中
断。因为系统中存在有许多中断的底半处理，所以会引起系统中断处理的延时。
μClinux 对文件系统支持良好，由于 μClinux 继承了 Linux 完善的文件系统性能，它支持 ROMFS、NFS、ext2、
MS-DOS、JFFS 等文件系统。但一般采用ROMFS 文件系统，这种文件系统相对于一般的文件系统(如 ext2)占用更少
的空间。但是 ROMFS 文件系统不支持动态擦写保存，对于系统需要动态保存的数据须采用虚拟 RAM 盘／JFFS 的方法
进行处理。
在对硬件的支持上，由于 μClinux 继承了 Linux 的大部分性能，所以至少需要 512KB 的 RAM 空间，lMB 的 ROM
／Flash 空间。
在 μClinux 的移植方面，μClinux 是 Linux 针对嵌入式系统的一种改良，其结构比较复杂。移植 μClinux，目标
处理器除了需要修改与处理器相关的代码外，还需要足够容量的外部ROM 和 RAM。
我爱方案网看系统：μClinux 最大特点在于针对无 MMU 处理器设计，这对于没有 MMU 功能的 stm32f103 来说
是合适的，但移植此系统需要至少512KB 的 RAM 空间，1MB 的 ROM/FLASH 空间，而 stmf103 拥有 256K 的 FLASH，
需要外接存储器，这就增加了硬件设计的成本。μClinux 结构复杂，移植相对困难，内核也较大，其实时性也差一些，
若开发的嵌入式产品注重文件系统和与网络应用则 μClinux 是一个不错的选择。
TOP2：μC／OS-II
μC／OS-II 是在 μC/OS 的基础上发展起来的，是用 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、实时性能优良和扩展性强等特点。
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