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uC/OS-II与RTLinux           ★★★ 【字体：小 大】
uC/OS-II与RTLinux
作者：佚名    文章来源：本站原创    点击数：    更新时间：2005-11-30
uC/OS-II与RTLinux
1、基本特征
RTLinux是由美国新墨西哥州大学V5ctor Yodaiken等人开发，现在由FSMIabs公司进行维护。RTLinux的设计思想是在标准Linux基础上实现抢占式的硬实时内核，并将Linux作为一个优先级最低的任务来运行。用户可以编写自己的实时进程，和标准Linux共同运行。所有的实时任务的优先级都要高于Linux本身以及Linux下的一般任务。也就是说RTLinux将Linux内核作为简单实时操作系统（RTOS）或者子内核里优先权最低的线程来运行，从而避开了Linux内核性能的问题。RTLinux仿真了Linux内核所看到的中断控制器，这样关键的实时中断就能够保持激活，即使在被CPU中断的核心Linux内核请求被取消了的情况下。研究报告显示：这种方法在高速的处理器上能够获得低于10毫秒的中断反应时间。这种方式的优势在于：实时和非实时的线程被分离的，而关键的实时函数会在固定的RTOS环境下运行，从而不受普通Linux内核的时间影响。拥有两个内核就意味着有两组单独的API：一个用于Linux环境，另一个用于实时环境。
u/COSII是一个完整的，可移植，固化，裁减的占先式实施多任务内核。
2、体系结构
RT－Linux实现了一个小的实时核心，仅支持底层任务创建、中断服务例程的装入、底层任务通信队列、中断服务例程(ISR)和Linux进程。原来的非实时Linux核心作为一个可抢先的任务运行于这个小核心之上，所有的任务都在核心地址空间运行。它不同于微内核和大型内核，属于实时EXE(realtime executive)体系结构。其可靠性和可维护性对电信服务系统来说都不够理想。在操作系统之下实现了一个简单的实时核心，Linux本身作为一个可抢占的任务在核内运行，优先级最低，随时会被高优先级任务抢占。
uC/OS-II不支持时间片轮转法，它是一个基于优先级的实时操作系统，每个任务的优先级必须不同，分析它的源码会发现，uC/OS-II把任务的优先级当做任务的标识来使用，如果优先级相同，任务将无法区分。进入就绪态的优先级最高的任务首先得到CPU的使用权，只有等它交出CPU的使用权后，其他任务才可以被执行。所以它只能说是多任务，不能说是多进程。显而易见，如果只考虑实时性，它当然比分时系统好，它可以保证重要任务总是优先占有CPU。
3、系统启动
RTlinux启动时一般使用一个基本的引导/装入程序（如Blod）。一旦内核开始运行（初始化），引导装载程序就从闪存芯片将操作系统内核的映像装入RAM，并转到其入口，完成操作系统的引导。。
uC/OS-II在单片机系统中的启动过程比较简单，不像有些操作系统那样，需要把内核编译成一个映像文件写入ROM中，上电复位后，再从ROM中把文件加载到RAM中去，然后再运行应用程序。uC/OS-II的内核是和应用程序放在一起编译成一个文件的，使用者只需要把这个文件转换成HEX格式，写入ROM中就可以了，上电后，会像普通的单片机程序一样运行。
4、移植性
Linux是个与生俱来的网络操作系统，成熟而且稳定。Linux是源代码开放软件，不存在黑箱技术，任何人都可以修改它，或者用它开发自己的产品。Linux系统是可以定制的，系统内核目前已经可以做得很小。一个带有中文系统及图形化界面的核心程序也可以做到不足1MB，而且同样稳定。Linux作为一种可裁减的软件平台系统，是发展未来嵌入设备产品的绝佳资源，遍布全球的众多Linux爱好者又能给予Linux开发者强大的技术支持。因此，Linux作为嵌入式系统新的选择，是非常有发展前途的。
绝大部分μC/OS-Ⅱ的源码是用移植性很强的ANSI C写的。和微处理器硬件相关的那部分是用汇编语言写的。汇编语言写的部分已经压到最低限度，使得μC/OS-Ⅱ便于移植到其他微处理器上。条件是，只要该微处理器有堆栈指针，由CPU内部寄存器入栈、出栈指令。另外，使用的C编译器必须支持内嵌汇编（inline assembly）或者该C语言可扩展、可连接汇编模块，使得关中断、开中断能在C语言程序中实现。μC/OS-Ⅱ可以在绝大多数8位、16位、32位以至64位微处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）上运行。 从移植了的μC/OS升级到μC/OS-Ⅱ，全部工作一个小时左右就可完成。因为μC/OS-Ⅱ和μC/OS是向下兼容的，应用程序从μC/OS升级到μC/OS-Ⅱ几乎不需要改动或根本不需要改动。
5、时钟
普通Linux系统中的最小定时精度由系统中的实时时钟的频率决定，一般Linux系统将该时钟设置为每秒来100个时钟中断，所以Linux系统中一般的定时精度为 10毫秒，即时钟周期是10毫秒，普通的Linux一般是在600微秒内开始一个中断服务程序，对周期性的任务很可能会超过20毫秒（20,000微秒）。
而RT-Linux通过将系统的实时时钟设置为单次触发状态，可以提供十几个微秒级的调度粒度。在一台386机器上，RT Linux从处理器检测到中断到中断处理程序开始工作不会超过15微秒；对一个周期性的任务，在35微秒内一定会执行。

   uC/OS-II需要提供周期性信号源，用于实现时间延时和确认超时。节拍率为10－100次/秒，也就是10－100Hz。时钟节拍率越高，系统的额外负载就越重。时钟节拍的实际频率取决于应用程序的精读。时钟节拍源可以是专门的硬件实时器，也可以是来自50/60Hz交流电源的信号。
6、调度策略分析
在操作系统之下实现了一个简单的实时核心，Linux本身作为一个可抢占的任务在核内运行，优先级最低，随时会被高优先级任务抢占。用户可自行编写调度程序，它们可实现为可加载的核心模块；已实现的调度程序有：基于优先级的抢占式调度和EDF调度；基于优先级的调度使用“单调率算法”，它直接支持周期任务。
    uC/OS－Ⅱ是占先式（Preemptive）多任务实时内核，是基于优先级的，即总是让进入就绪态的诸任务中优先级最高的那个任务先运行。每个任务都有互不相同的优先级，最多支持64个任务。
　　　　
7、操作系统服务比较
RTLinux具有成熟和丰富的资源：
　　＊ UNIX用户的开发工具和应用软件都被移植到Linux上。
   ＊ TCP/IP网络协议。
　  ＊ 各种Internet客户/服务端软件。
   ＊ X Window。
   ＊ C/C＋＋、Java等语言编译器。
RTLinux的开发人员拥有底层虚拟化技术的美国专利（U.S. Patent 5,995,745），所以如果想在非GPL的条款下使用RTLinux就必须支付专利使用费。

Micrium 公司为uC/OS-II提供嵌入式系统应用方面的产品并对以下软件拥有知识产权：
＊μC/GUI 嵌入式图形用户界面
＊μC/FS 嵌入式文件系统
＊TCP/IP协议模块
如果要使用的话需要购买这部分代码使用权。
文章录入：fengfeiyi    责任编辑：fengfeiyi 
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