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基於STM平臺且滿足實時控制要求作業系統，有以下5種可供移植選擇。分別為μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS和rt-thread。下面分別介紹這五種嵌入式作業系統的特點及不足，通過對比，讀者可以根據自己的應用需求選擇合適的平臺。

TOP1：μClinux

μClinux是一種優秀的嵌入式Linux版本，其全稱為micro-control Linux，從字面意思看是指微控制Linux。同標準的Linux相比，μClinux的核心非常小，但是它仍然繼承了Linux作業系統的主要特性，包括良好的穩定性和移植性、強大的網路功能、出色的檔案系統支援、標準豐富的API，以及TCP/IP網路協議等。因為沒有MMU記憶體管理單元，所以其多工的實現需要一定技巧。

μClinux在結構上繼承了標準Linux的多工實現方式，分為實時程序和普通程序，分別採用先來先服務和時間片輪轉排程，僅針對中低檔嵌入式CPU特點進行改良，且不支援核心搶佔，實時性一般。

在記憶體管理上由於μClinux是針對沒有MMU的處理器設計的，不能使用處理器的虛擬記憶體管理技術，只能採用實儲存器管理策略。系統使用分頁記憶體分配方式，在啟動時對實際儲存器進行分頁。系統對記憶體的訪問是直接的，作業系統對記憶體空間沒有保護，多個程序可共享一個執行空間，所以，即使是一個無特權程序呼叫一個無效指標也會觸發一個地址錯誤，並有可能引起程式崩潰甚至系統崩潰。

μClinux作業系統的中斷管理是將中斷處理分為兩部分：頂半處理和底半處理。在頂半處理中，必須關中斷執行，且僅進行必要的、非常少、速度快的處理，其他處理交給底半處理;底半處理執行那些複雜、耗時的處理，而且接受中斷。因為系統中存在有許多中斷的底半處理，所以會引起系統中斷處理的延時。

μClinux對檔案系統支援良好，由於μClinux繼承了Linux完善的檔案系統性能，它支援ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等檔案系統。但一般採用ROMFS檔案系統，這種檔案系統相對於一般的檔案系統(如ext2)佔用更少的空間。但是ROMFS檔案系統不支援動態擦寫儲存，對於系統需要動態儲存的資料須採用虛擬RAM盤/JFFS的方法進行處理。

在對硬體的支援上，由於μClinux繼承了Linux的大部分效能，所以至少需要512KB的RAM空間，lMB的ROM/Flash空間。

在μClinux的移植方面，μClinux是Linux針對嵌入式系統的一種改良，其結構比較複雜。移植μClinux，目標處理器除了需要修改與處理器相關的程式碼外，還需要足夠容量的外部ROM和RAM。

點評：μClinux最大特點在於針對無MMU處理器設計，這對於沒有MMU功能的stm32f103來說是合適的，但移植此係統需要至少512KB的RAM空間，1MB的ROM/FLASH空間，而stmf103擁有256K的FLASH，需要外接儲存器，這就增加了硬體設計的成本。μClinux結構複雜，移植相對困難，核心也較大，其實時性也差一些，若開發的嵌入式產品注重檔案系統和與網路應用則μClinux是一個不錯的選擇。

TOP2：μC/OS-II

μC/OS-II是在μC/OS的基礎上發展起來的，是用C語言編寫的一個結構小巧、搶佔式的多工實時核心。μC/OS-II能管理64個任務，並提供任務排程與管理、記憶體管理、任務間同步與通訊、時間管理和中斷服務等功能，具有執行效率高、佔用空間小、實時效能優良和擴充套件性強等特點。

對於實時性的滿足上，由於μC/OS-II核心是針對實時系統的要求設計實現的，所以只支援基於固定優先順序搶佔式排程;排程方法簡單，可以滿足較高的實時性要求。

在記憶體管理上，μC/OS-II把連續的大塊記憶體按分割槽來管理，每個分割槽中都包含整數個大小相同的記憶體塊，但不同分割槽之間記憶體的大小可以不同。使用者動態分配記憶體時，只須選擇一個適當的分割槽，按塊來分配記憶體，釋放時將該塊放回到以前所屬的分割槽，這樣就消除了因多次動態分配和釋放記憶體所引起的碎片問題。

μC/OS-II中斷處理比較簡單。一箇中斷向量上只能掛一箇中斷服務子程式ISR，而且使用者程式碼必須都在ISR(中斷服務程式)中完成。ISR需要做的事情越多，中斷延時也就越長,核心所能支援的最大巢狀深度為255。

在檔案系統的支援方面，由於μC/OS-II是面向中小型嵌入式系統的，即使包含全部功能，編譯後核心也不到10 KB，所以系統本身並沒有提供對檔案系統的支援。但是μC/OS-II具有良好的擴充套件效能，如果需要也可自行加入檔案系統的內容。

在對硬體的支援上，μC/OS-II能夠支援當前流行的大部分CPU，μC/OS-II由於本身核心就很小，經過裁剪後的程式碼最小可以為2KB，所需的最小資料RAM空間為4 KB，μC/OS-II的移植相對比較簡單，只需要修改與處理器相關的程式碼就可以。

點評：μC/OS-II是一個結構簡單、功能完備和實時性很強的嵌入式作業系統核心，針對於沒有MMU功能的CPU，它是非常合適的。它需要很少的核心程式碼空間和資料儲存空間，擁有良好的實時性，良好的可擴充套件效能，並且是開源的，網上擁有很多的資料和例項，所以很適合向stm32f103這款CPU上移植。

TOP3：eCos

eCos(embedded Configurable operating system)，即嵌入式可配置作業系統。它是一個原始碼開放的可配置、可移植、面向深度嵌入式應用的實時作業系統。最大特點是配置靈活，採用模組化設計，核心部分由小同的元件構成，包括核心、C語言庫和底層執行包等。每個元件可提供大量的配置選項(實時核心也可作為可選配置)，使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，並通過不同的配置使得eCos能夠滿足不同的嵌入式應用要求。

在實時性反面，由於eCos排程方法豐富，提供了兩種基於優先順序的排程器(即點陣圖排程器和多級佇列排程器)，允許使用者在進行配置時選擇其中一個排程器，適應性好。因此在實時性方面表現良好。

在記憶體管理上eCos對記憶體分配既不分段也不分頁，而是採用一種基於記憶體池的動態記憶體分配機制。通過兩種記憶體池來實現兩種記憶體管理方法：一種是變長的記憶體池;另一種是定長的記憶體池，類似於VxWorks的管理方案。

在中斷管理上eCos使用了分層式中斷處理機制，把中斷處理分為傳統的ISR(中斷服務程式)和滯後中斷服務程式DSR(遞延服務程式)。類似於μClinux的處理機制，這種機制可以在中斷允許時執行DSR，因此在處理較低優先順序中斷時允許高優先順序的中斷和處理。為了極大地縮短中斷延時，ISR應當可以快速執行。如果中斷引起的服務量少，則ISR可以單獨處理中斷;如果中斷服務複雜，則ISR只遮蔽中斷源，然後交由DSR(遞延服務程式)處理。

eCos作業系統的可配置性非常強大，使用者可以自己加入所需的檔案系統。eCos作業系統同樣支援當前流行的大部分嵌入式CPU，eCos作業系統可以在16位、32位和64位等不同體系結構之間移植。eCos由於本身核心就很小，經過裁剪後的程式碼最小可以為10 KB，所需的最小資料RAM空間為10 KB。

在系統移植方面 eCos作業系統的可移植性很好，要比μC/OS-II和μClinux容易。

點評：eCos最大特點是配置靈活，並且支援無MMU的CPU的移植，開源且具有很好的移植性，也比較合適於移植到STM32平臺的CPU上。但eCOS的應用還不是太廣泛，還沒有像μC/OS-II那樣普遍，並且資料也沒有μC/OS-II多。eCos適合用於一些商業級或工業級對成本敏感的嵌入式系統,例如消費電子領域中的一些應用。

TOP4：FreeRTOS

由於RTOS需佔用一定的系統資源(尤其是RAM資源)，只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數實時作業系統能在小RAM微控制器上執行。相對於C/OS-II、 embOS等商業作業系統，FreeRTOS作業系統是完全免費的作業系統，具有原始碼公開、可移植、可裁減、排程策略靈活的特點，可以方便地移植到各種微控制器上執行，其最新版本為6.0版。

作為一個輕量級的作業系統，FreeRTOS提供的功能包括：任務管理、時間管理、訊號量、訊息佇列、記憶體管理、記錄功能等，可基本滿足較小系統的需要。 FreeRTOS核心支援優先順序排程演算法，每個任務可根據重要程度的不同被賦予一定的優先順序，CPU總是讓處於就緒態的、優先順序最高的任務先執行。 FreeRT0S核心同時支援輪換排程演算法，系統允許不同的任務使用相同的優先順序，在沒有更高優先順序任務就緒的情況下，同一優先順序的任務共享CPU的使用 時間。

FreeRTOS的核心可根據使用者需要設定為可剝奪型核心或不可剝奪型核心。當 FreeRTOS被設定為可剝奪型核心時，處於就緒態的高優先順序任務能剝奪低優先順序任務的CPU使用權，這樣可保證系統滿足實時性的要求;當 FreeRTOS被設定為不可剝奪型核心時，處於就緒態的高優先順序任務只有等當前執行任務主動釋放CPU的使用權後才能獲得執行，這樣可提高CPU的執行 效率。

FreeRTOS的移植：FreeRTOS作業系統可以被方便地移植到不同處理器上工作，現已提供了ARM、MSP430、 AVR、PIC、C8051F等多款處理器的移植。FrceRTOS在不同處理器上的移植類似於μC/0S一II，故本文不再詳述FreeRTOS的移 植。此外，TCP/IP協議棧μIP已被移植到FreeRTOS上，具體程式碼可見FreeRTOS網站。

點評：相對於常見的μC/OS—II作業系統，FreeRTOS作業系統既有優點也存在不足。其不足之處， 一方面體現在系統的服務功能上，如FreeRTOS只提供了訊息佇列和訊號量的實現，無法以後進先出的順序向訊息佇列傳送訊息;另一方 面，FreeRTOS只是一個作業系統核心，需外擴第三方的GUI(圖形使用者介面)、TCP/IP協議棧、FS(檔案系統)等才能實現一個較複雜的系統， 不像μC/OS-II可以和μC/GUI、μC/FS、μC/TCP-IP等無縫結合。

TOP5：RT-Thread

RT-Thread 是一款主要由中國開源社群主導開發的開源實時作業系統(許可證GPLv2)。實時執行緒作業系統不僅僅是一個單一的實時作業系統核心，它也是一個完整的應用系統，包含了實時、嵌入式系統相關的各個元件：TCP/IP協議棧，檔案系統，libc介面，圖形使用者介面等。

中國人自己開發的，穩定版本是 1.2.1，有希望看完原始碼。精簡、靠譜，自帶一個叫做 finsh 的片上除錯工具，非常實用。各種訊號量、互斥鎖、郵箱、事件等執行緒協同功能都有。

需要注意的是，rt-thread 2.0 版本的設計思想和 1.2 的完全不同，將會把 linux 納入進來，是的，不是在 linux 裡面嵌入 rt-thread，而是把 linux 嵌入到 rt-thread 裡面!

點評：rt-thread 的文件呢，官網是有的，不過，真的是隻能作為參考，很明顯是開發人員的事後開發筆記整理的。目前還是隻能通過看程式碼來理解詳細的使用方式，從文件和論壇的隻言片語裡面，是難以還原真相的。rt-thread 的好處就是它的版本還比較小，即便缺乏文件，也是可以看原始碼看下去的。

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