第二章 μc/osIII 操作系统

2。1 典型嵌入式实时操作系统

什么是实时操作系统（RTOS)？保证实时系统在指定时间内完成任务的操作系 统，它不以完成任务数量为目标而是有确定的响应时间为目标。简而言之实时操作 系统就是当发生外部事件或者数据时，能够在最快的时间内接收并且处理，其结果 又可以在指定的时刻范畴内控制生产过程，能够控制所有的实时性任务使它们能够 正常运行的操作系统（OS）[5]。

所谓实时性就是足够快的反应速度，保证能以最快的时间启动而且不能于所要 求的响应时间，在最短的时间内完成，不低于最后所要求的完成时间。由此知道足 够快的响应时间和强可靠性是实时操作系统的主要特点，在实时操作系统中每个任 务都有时间限制，这一点在实时操作系统中是非常重要的。

目 前 市 场 上 有 着 上 百 种 不 同 的 实 时 系 统 ， 典 型 的 嵌 入 式 实 时 系 统 有 VxWorks,RTEMS 以及μC/OSII 等。下面我们以μC/OSII，VxWorks 作为实例来简单了 解嵌入式实时操作系统的性能。

一个实时操作系统可以有多个不同的性能考量指标，系统调度机制，同步与通 信机制，对硬件的支持，中断以及优先级等[6]。

表 2-1 主要比较操作系统的调度机制。所谓调度就是保证不同任务都能够使用到 CPU 的资源，不必担心被“忽略”而不能得到运行。对于资源不充足的嵌入式系统 来说，调度机制就更加实用。

表 2-1 调度机制比较表

名称 内核抢占 优先级数 调度方法 同优先级调度

任务数量 时间确定性

VxWorks       是        256 基于优先 级抢占调 度， 时间 片轮转调 度

μC/OSII        是        64 基于固定 优先级抢 占调度

表 2-2 展示了 2 种系统之间的同步与通信的机制。任务与中断必需实现协调运作 才能正常实现我们需要的功能，这就产生了同步与通信的问题。信号量、事件标志 组用来实现同步，消息队列、共享内存用来通信。

表 2-2 同步与通信

系统名称 同步 通信

VxWorks 信号量，互斥信号量，事件

标志组 消息队列，共享内存

μC/OSII 信号量，互斥信号量，事件 标志组 邮箱，消息队列

表 2-3 罗列了上述 2 种操作系统对硬件的支持。以上 2 种操作系统支持市面上绝 大多数的 CPU 构架，μC/OSII 支持 8 位/16 位以及低端 32 位的 CPU，VxWorks 可以 在很多体系架构上移植，支持 16 位，32 位和 64 位的 CPU。总体而言，每种操作系 统都是经济实用性产品。

表 2-3 硬件支持

系统 CPU 位数 CPU 种类 存储容量

VxWorks 16-64 位 X86，ARM 系 几 十 到 几 百

列 ， MC68 ， KB   的 ROM

PowerPC 和 RAM

μC/OSII