選擇ARM CPU的操作系統(tǒng)

嵌入式Linux操作系統(tǒng)
這里要討論的是可以嵌入在ARMCPU上的,具有MMU功能的Linux操作系統(tǒng),也可以稱是嵌入式Linux操作系統(tǒng)。與微軟公司的軟件不一樣,Linux不是由一家公司所擁有、維護(hù)開發(fā)的,Linux在市場有多種發(fā)行版本,所有發(fā)行版本都包含一樣的Linux內(nèi)核、基本工具和應(yīng)用,不同的發(fā)行版本主要是在附加的工具鏈、應(yīng)用、配置以及各種內(nèi)核補(bǔ)丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在實(shí)時(shí)性增強(qiáng)、內(nèi)核精簡和裁減、支持多種CPU結(jié)構(gòu)(如ARMCPU)等方面做了改進(jìn)和提高。
使用嵌入式Linux系統(tǒng)有兩種途徑：
第一是用戶自己裝配(稱為DIY內(nèi)核),你可以在www.kernel.org找到全部Linux代碼,或直接到ARMCPU的源代碼樹下www.armlinux.org.uk找到所需要的Linux版本的移植,或者某些半導(dǎo)體公司,如三星、Motorola在自己的網(wǎng)站或在自己的ARM評估板含有一個(gè)最小Linux內(nèi)核系統(tǒng)。如果這個(gè)最小內(nèi)核沒有包含GCC/GDB工具鏈,可能還要到GNU的網(wǎng)站下載全部的源代碼,然后再編譯生成所需要版本的ARM工具鏈和應(yīng)用程序庫,這個(gè)過程是相當(dāng)耗時(shí)和困難的。還需要指出,這種DIY內(nèi)核的配置,添加應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)程序也是不標(biāo)準(zhǔn)的和復(fù)雜的,這是嵌入式系統(tǒng)的特殊性所在。
第二是選擇一個(gè)商業(yè)化的嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)。商業(yè)化的嵌入式Linux版本是針對嵌入式處理器,如ARM所優(yōu)化設(shè)計(jì)的,支持各種半導(dǎo)體廠家的評估板和主要的設(shè)備驅(qū)動(dòng),商業(yè)化的嵌入式Linux包含了文件系統(tǒng)、應(yīng)用、實(shí)時(shí)性擴(kuò)展和技術(shù)支持培訓(xùn)服務(wù),現(xiàn)今國外著名的商業(yè)化嵌入式Linux產(chǎn)品有：MontaVistaLinux、BluecatLinux、TimesysLinux、MetroworkLinux、Vlinux和RedhatLinux等,國內(nèi)也有紅旗、中軟、新華嵌入式Linux。
MontaVistaLinux是MontaVista軟件公司于1999年推出的,它是目前全球優(yōu)秀的嵌入式Linux操作系統(tǒng)和工具供應(yīng)商,MontaVista在嵌入式Linux的實(shí)時(shí)性、交叉開發(fā)工具、高可用性、動(dòng)態(tài)電源管理等Linux技術(shù)要點(diǎn)方面具有領(lǐng)先地位。MontaVistaLinux最版本是3.1,采用Linux2.4.20,針對8種CPU系列(包含ARM和Xscale)優(yōu)化定制的商業(yè)化版本。
選擇象MontaVistaLinux這樣商業(yè)化嵌入式Linux,可以讓用戶把時(shí)間和資金放在應(yīng)用軟件和特定的硬件接口和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,使用商業(yè)化嵌入式Linux可以得到一定時(shí)間(一般是1年)的技術(shù)支持,升級和培訓(xùn)(這很重要,因?yàn)長inux是每天都在變化的)。
商業(yè)化嵌入式Linux目前除國內(nèi)的產(chǎn)品外,價(jià)格還是很昂貴的,根據(jù)配置和服務(wù)時(shí)間,大約從幾千到幾萬美元,多數(shù)國內(nèi)用戶從資金和心理上還很難承受,商業(yè)化嵌入式Linux開發(fā)工具相對于Microsoft和象Tornado/VxWork的開發(fā)工具,在易于使用和豐富性方面還待于提高和改進(jìn)。
同樣作為Linux操作系統(tǒng),筆者推薦使用帶有MMU的嵌入式Linux,而不是mCLinux,因?yàn)榻^大多數(shù)新的ARMCPU都是AMR9核,它們都帶有MMU了,無論是開放源碼的Linux社區(qū)還是商業(yè)化的嵌入式Linux公司的支持和維護(hù)都比mCLinux要好要快和豐富得多。

結(jié)語
前面我們對三種在ARMCPU上較為流行的嵌入式操作系統(tǒng)作了詳細(xì)的分析,在進(jìn)入一個(gè)總結(jié)之前,筆者還想提到幾個(gè)在國際上很有名氣的嵌入式操作系統(tǒng),它們是WindRiver公司的VxWorks、ATI的Nucleus、iTron和WinCE,但它們在ARMCPU的應(yīng)用不多見,介紹從略。
最后歸納一下選擇一個(gè)合適的ARMCPU的嵌入式操作系統(tǒng)的幾個(gè)重要因素：
第一是應(yīng)用。如果你想開發(fā)的嵌入式設(shè)備是一個(gè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用密切相關(guān)或者就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,那么你應(yīng)該選擇用嵌入式Linux或者mCLinux,而不是mC/OS-II。
第二是實(shí)時(shí)性。沒有一個(gè)絕對的數(shù)字可以告訴你什么是硬實(shí)時(shí),什么是軟實(shí)時(shí),它們之間的界限也是十分模糊的,這與你選擇什么樣的ARMCPU,它的主頻、內(nèi)存等參數(shù)有一定的關(guān)系。如果你使用加入實(shí)時(shí)補(bǔ)丁等技術(shù)的嵌入式Linux,如MontaVistaLinux(2.4.17版本),最壞的情況只有436微秒,而99.9%的情況是195微秒?？紤]到最新的Linux在實(shí)時(shí)性方面的改進(jìn)。它可以適合于90~95%的各種嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。當(dāng)然,你如果希望更快的實(shí)時(shí)響應(yīng),如高速的A/D轉(zhuǎn)換需要幾個(gè)微秒以內(nèi)的中斷延時(shí),可能采用mC/OS-II是合適的。當(dāng)然,你采用象Vxworks這樣傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)也可以滿足這樣的強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求。
第三是開發(fā)工具。顯然,目癿C/OS-II、mCLinux和嵌入式Linux的開發(fā)工具與商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)工具還有一些差距,目前在ARMCPU上廣泛流行和使用的是ARM公司SDT/ADS工具鏈,產(chǎn)品無論在功能、穩(wěn)定性和眾多的第三方廠商支持方面都很好,唯一不足的是缺少對嵌入式Linux操作系統(tǒng)的支持,SDT/ADS的升級產(chǎn)品RealView計(jì)劃支持GCC和嵌入式Linux,但目前還沒有看到,mC/OS-II可以使用ARMSDT/ADS,但沒有操作系統(tǒng)調(diào)試功能。
第四是所選擇的ARMCPU和參考板,象ARM7TDMI和ARM940T(如S3C2500/2510)核是不能使用嵌入式Linux的,如果想用Linux,只能用mCLinux,如果想用VxWorks,需要了解一下提供評估板的公司是否有BSP(板支持包),VxWorks自己只有少數(shù)ARM公司評估板的支持。
最后是價(jià)格和技術(shù)服務(wù)。在考慮購買商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)時(shí),會(huì)遇到是買還是自己做的問題,這是很正常的,尤其是在采用開放源代碼技術(shù)時(shí),這個(gè)問題就更加突出。有一點(diǎn)需要注意的是,有些產(chǎn)品如VxWorks是既按用戶數(shù)收取開發(fā)費(fèi),也按用戶產(chǎn)品售出的實(shí)際數(shù)量收取每個(gè)VxWorks軟件運(yùn)行的版稅。mC/OS-II只是收取每種產(chǎn)品一次性版稅(不限數(shù)量)。Linux無論是mCLinux還是嵌入式Linux(即使是商業(yè)版本象MontaVistaLinux)是不收版稅的,商用嵌入式Linux是以服務(wù)費(fèi)或訂閱方式收取開發(fā)時(shí)的費(fèi)用。很明顯,國外產(chǎn)品價(jià)格是貴一些,但不能不承認(rèn)他們在嵌入式操作系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在前方 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）