嵌入式系统软件：RTOS、OS详解与分类

本文主要探讨了操作系统在嵌入式系统中的关键角色，特别是GNU链接器与实时操作系统（RTOS）在该领域的应用。嵌入式系统软件组成包括操作系统和实时系统特性，以及不同类型的RTOS和嵌入式操作系统的优缺点。 首先，实时系统是指那些对任务执行时间有严格限制的应用，如任务执行预设时间和截止时间。其核心属性包括实时约束性（任务必须在预定时间内完成）、预测性和可靠性。RTOS衡量时间一致性的重要指标是抖动，它反映了系统响应时间的不准确性。RTOS通常具备异步IO处理、中断处理能力、确定的任务切换时间和中断延迟、优先级中断调度、抢占式调度、内存锁定、连续文件以及同步等功能。 在操作系统层面，文章区分了强实时操作系统（如Vxworks、pSOS和uCOS-II）和普通实时操作系统（如Windows CE、uClinux和Symbian），强调了单内核操作系统（如UNIX、Linux、Android OS等）的内存占用大、维护复杂性高等缺点，但也提到它们在应用程序生成效率和系统响应速度上的优势。另一方面，微内核操作系统（如Symbian、VxWorks和QNX）以其内核小巧、接口一致性以及客户机/服务器架构等特点而受到关注，尽管功能切换可能有较大的开销。 嵌入式系统开发的基础知识方面，文章提到了嵌入式系统的五个主要特点，包括专用性、隐蔽性、资源受限、高可靠性和软件固化。硬件部分着重于处理器（包括CPU和辅助处理器）、存储器（如DRAM和SRAM、ROM和FlashROM）以及I/O设备和数据总线。按技术复杂程度，嵌入式系统被划分为低端、中端和高端，涵盖了从简单计算器到智能手机等广泛的应用场景。 嵌入式系统的发展历程从60年代的阿波罗导航计算机，经过微处理器的兴起、模拟电路向数字电路的转变，再到90年代中期的系统级芯片（SoC）和超深亚微米技术的进步。这些技术进步不断推动了嵌入式系统的功能提升和应用范围的扩大。此外，以Linux为基础的Android和ucOS-II/III等操作系统也在文中得到了提及，展示了嵌入式系统软件的多样性。