ARM CPU的操作系統選擇要點

從8位/16位單片機發展到以ARM CPU核為代表的32位嵌入式處理器，嵌入式操作系統將替代傳統的由手工編制的監控程序或調度程序，成為重要的基礎組件。更重要的是嵌入式操作系統對應用程序可以起到屏蔽的作用，使應用程序員面向操作系統級開發應用軟件，并易于在不同的ARM核的嵌入式處理器上移植。 嵌入式操作系統都具有一定的實時性，易于裁剪和伸縮，可以適合于從ARM7到Xscale各種ARM CPU和各種檔次的應用，嵌入式操作系統可以使用廣泛流行的ARM開發工具，如ARM公司的SDT/ADS和RealView等,也可以使用開發軟件，如GCC/GDB、KDE或Eclipe開發環境，市場上還有專用的開發工具，如Tornado、mC/View、mC/KA、CODE/Lab、Metroworks等。

　　本文就目前國內在ARM CPU上廣泛采用的三種嵌入式操作系統(mC/OS-II、mCLinux和嵌入式Linux)作分析。

　　mC/OS-II嵌入式實時內核

　　全世界數百種設備已經在使用mC/OS-II，包括手機、路由器、不間斷電源、飛行器、醫療設備和工業控制設備。mC/OS-II已經有ARM7TDMI、ARM9和Strong ARM等各種ARM CPU的移植，支持包含Atmel、Hynix、Intel、Motorola、Philips、Samsung、Sharp等公司的ARM核的CPU。mC/OS-II的移植也相當容易，與CPU相關的代碼包裝在三個文件中，它們是os_cpu.h、os_cpu_a.asm和os_cpu_c.c。

　　mC/OS-II有60多個系統調用，覆蓋任務、定時器、信號量、事件標志、郵箱、隊列和內存管理，已經包含了傳統嵌入式操作系統內核(如PSOS，VRTX)的功能，還支持互斥型信號量，這是90年代的嵌入式操作系統內核，如VxWorks和VRTXsa才有的技術。

　　mC/OS-II因為是可搶占的實時內核，所以μC/OS-II與商業嵌入式實時內核在性能上沒有什么差異，mC/OS-II沒有用戶態和內核態，任務(線程)或中斷和任務切換的響應可以很快，主要是和ARM CPU相關的。最新的2.7x版本還增加了算法以避免在移植中修改堆棧指針,這樣可以保證mC/OS-II在不同的CPU上運行更穩定，移植更方便。mC/OS-II目前除了內核外還有商業化文件系統mC/FS，圖形系統mC/GUI以及任務調試工具mC/KA和mC/View，但是mC/OS-II自己目前還沒有TCP/IP協議系統。

　　總的來說，mC/OS-II是一個非常容易學習，結構簡單，功能完備和實時性很強的嵌入式操作系統內核，適合于各種嵌入式應用以及大專院校教學和科研。最后需要說明，mC/OS-II不是免費軟件，任何人學習使用mC/OS-II需要購買《嵌入式實時操作系統mC/OS-II》一書，使用mC/OS-II的產品需要購買產品生產授權，購買了此授權的還可以得到開發期間的技術支持和升級服務。

　　mCLinux操作系統

　　mCLinux是Linux小型化后，適合于沒有MMU(內存管理單元)的微處理器芯片而裁剪成的操作系統，如果ARM CPU系列中的ARM7 TDMI、ARM940T等產品希望使用Linux操作系統，只能用mCLinux，當然，mCLinux也支持Motorola Dragonball、Coldfire等其它中低端嵌入式處理器。

　　mCLinux保持了傳統Linux操作系統的主要特性，包括穩定、強大的網絡和文件系統的支持，mCLinux裁剪了大量的Linux內核以縮小尺寸，適合象512k/b RAM、1M/b Flash這樣小容量、低成本的嵌入式系統。mCLinux系統小型化的另一簡化是采用了mCLib庫替代Linux的Glib庫，使用mCLib可以大大減少應用程序的代碼尺寸，對于中小型嵌入式應用，mCLib功能可以滿足需要，所以目前即使是某些采用Linux 2.4內核的嵌入式Linux系統也采用mCLib庫的做法。mCLinux中，由于沒有內存保護機制，應用代碼一般采用靜態連接的方式，而且在mCLinux中采用Flat文件執行格式(Linux是Coff或Elf格式), mCLinux和應用代碼都可以支持固化，存儲在Flash存儲介質中，不需象Linux需要經過一次Flash到RAM的拷貝。所有這些，使得mCLinux更象傳統意義上的嵌入式操作系統。

　　mCLinux是由Linux 2.0.38內核開始移植的，目前已經有2.4 Linux支持的一些移植的版本，如S3C2500、44B0等ARM芯片，可以在mCLinux的官方網站www.uclinux.org上找到這些版本，mCLinux近期主要是在發展各種2.4.x版本的移植，以期跟上Linux社會主流的發展趨勢(因為今后Linux 2.6將開始成為主流的內核)。

　　mCLinux主要是針對沒有MMU的嵌入式處理器開發設計，那么它也失去了有MMU所帶來的Linux操作系統的特色，比如，上面已經提到的靜態加載(Linux支持動態應用的加載)，mCLinux對內存操作是直接的物理內存，這樣，任何程序的異常都可能導致內核崩潰，mCLinux支持多線程，但需要父子線程協調同步，mCLinux的文件系統相對比較陳舊，支持的CPU和參考設計還比較少，社區的發展和維護也相對緩慢。目前mCLinux官方網站還很少看見象IBM、Intel這樣的大型公司身影，只有2~3家小型的硬件或方案提供商，這對于商業化的產品開發中采用是有一定的風險。