一、RTOS中的基本概念
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背景
OS（操作系统，operating system），是嵌入式系统中的灵魂，是其软件系统中的重要组成部分。
目前，嵌入式系统的智能化程度越来越高，而智能化主要是靠软件部分实现，其中，OS部分则起到关键、重要作用。
取决于嵌入式系统的应用领域，其操作系统可以分为实时操作系统（RTOS）和非实时操作系统（NRTOS）。
例如，用于航空航天的机载设备，鉴于实时性要求非常严格，大都属于实时操作系统（Real Time OperatingSystem，即RTOS）。
既然 RTOS 对实时性有特别的要求，那RTOS是怎么保证其实时性？
① 调度 一切可以利用的资源完成实时任务
② 着眼于提高计算机系统的使用效率，同时满足对时间的限制和关键要求。
通过uC/OS-II 微内核、嵌入式 Linux 内核，这两种开源的嵌入式OS，可以帮助我们理解和掌握嵌入式系统中RTOS的基本原理和设计方法。
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RTOS具有的功能
| RTOS具有的功能 |
描述 |
|---|---|
| 1) 任务管理 |
包含多任务和基于优先级的任务调度 |
| 2) 任务间的同步和通信 |
基于Semaphore 、MailBox等 |
| 3) 优化的内存管理单元 (MMU) |
负责处理中央处理器（CPU）的内存访问请求 |
| 4) 实时时钟服务 |
用以设置相应的寄存器来控制实时时钟的状态 |
| 5) 中断管理服务 |
处理器处理“急件”的服务 |
Semaphore：信号量 。又被称为信号灯，用信号量进行通信就像我们只拨通别人的手机而不与之通话。
MailBox：邮箱。用邮箱进行通信则可达到既拨通别人的手机又与之通话的效果。换句话说，消息队列和邮箱可以及时传送事件的内容。
MMU：Memory Management Unit
RTC：Real Time Clock，可以。这些状态包括使实时时钟开始工作,也包括使实时时钟停止工作。
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操作系统中的进程与线程
RTOS中，内核(Kernel)是核心，其基本功能是多任务的切换和调度。
1、进程和线程在运行上的区别
操作系统中的进程(Process)和线程(Thread)有本质性的区别，主要表现在使用计算机系统的资源上。
| 进程 | 地址空间、全局变量、打开文件、子进程、创建信号量(semaphore)、创建邮箱 （Mailbox）等 |
|---|---|
| 线程 | 只需要程序计数器(Program Counter-PC)、寄存 器（Registers）、堆栈(Stack)这三类资源 |
进程很常见，比如：一个跑起来运行的C语言程序则成为进程(Process)，该进程只有一个线程即单线程；而多线程机制中，就能在一个进程中跑多个线程。如下图，左图表示有三个进程(process)，每个进程中各有一个线程； 而右图则只有一个进程(process)，只不过在该进程中含有三个线程。
图中，线程用线条表示，进程用圆圈表示。
2、进程与线程在实现上的区别
比如一个C语言实验，为完成一个任务需要 p1、p2、p3 三个进程，如下图最常规的做法如下：
先做完 p1（实现 c1=a+b）-----> 再做 p2（实现 c2=a-b）----->最后再做 p3（实现 c3=a*b）。
需要注意的是：p1、p2、p3 不能同时运行，只有 p1 运行完后 p2 运行，最后 p3 运行， 可以理解它们是顺序进行的。
而在 Linux 和其他网络编程环境下，OS（操作系统）提供了一种多线程的机制，pthread_create( )、pthread_join( )、pthread_exit( )函数分别提供多线程的创建、加入和退出功能（以Linux为例）， 从而实现多线程并发处理。
二、嵌入式操作系统的主要种类
目前市场上的嵌入式操作系统有几十种，中国近年出现了不少国产嵌入式操作系统，如 HopenOs、DeltaOs 等。国际上嵌入式操作系统种类更多，除了最常用的 uC/OS-II、嵌入式 Linux、 Vxworks 和 WinCE 外，还包括 QNX、PSOS 等。
1、uC/OS-II
uC/OS-II ，一个实时多任务的微内核，为 Jean J. Labrosse 在 1992 年编写的一个开源代码。由于内核小(仅由十几个 C 语言和汇编文件构成)，应用范围宽，目前可应用在许多工业控制器、通信设备和交换机中。它既是实时多任务的微内核，又是开源的代码。
2、Linux 操作系统
Linux 操作系统，有强大的网络功能及其代码的开源性， 但其内核具有不可剥夺特点，其实时性受到一定的限制。因此，为改善其实时性，人们提出了各种嵌入式 Linux 操作系统，如：RT-Linux、Kurt-Linux 和 Red-Linux。
3、Vxworks
Vxworks，作为一种商用的嵌入式操作系统，具有优秀的实时性和稳定性，其代码是不公开的， 而且价格昂贵。Vxworks 主要用于对实时性和稳定性有严格要求的航空航天项目中。
例如：美国 的 F16 战斗机，1997 年 4 月美国的火星表面登录的火星探路者上，用的均是 Vxworks 嵌入式操作系统。
4、 WinCE
WinCE（Window Compact Edition），由美国微软公司设计的，也可用于手持设备的操作系统中， 其主要特点是用户界面非常漂亮，但由于其针对不同种类的手持设备，导致生成的目标代码“超长”(redundant codes)。
