eCos文件系统

eCos内核概览eCos内核概览(1)实时内核eCos的核心是一个功能全面的，灵活的，可配置的实时内核。

这个内核提供了多线程支持，多种调度器的选择，一组丰富的同步原语，内存分配原语和线程管理函数。

在这个内核中，可以改变或替换其中的某些部分（比如调度器）而不会影响内核本身的别的模块。

下列是这个内核的一些特征：可以选择内存分配算法可以选择调度算法一组丰富的同步原语定时器，计数器和alarms中断处理exception处理cache控制线程支持内核支持用GDB进行多线程调试trace buffersinfrastructure and instrumentationeCos内核概览(2)调度器调度器是内核的核心。

它定义了线程运行的方式，提供了线程同步的机制。

它也控制中断是如何影响线程执行的。

没有一个调度器可以覆盖所有可能的系统配置。

我们需要几种调度策略来满足不同的需要。

这里提供了三种调度器。

位图调度器位图中每一位表示一个可运行的线程，而每个线程有一个独一无二的优先级，系统允许的线程数是有上限的。

多级队列调度器可以在相同优先级线程之间按时间片轮换，支持优先级继承。

lottery调度器目前在任何时候系统只支持一种调度器。

将来系统会允许多种调度器共存，但是这将会隐藏在现有的调度器API后。

为了能够安全调度，我们需要一种在并发访问中保护调度器数据结构的机制，传统的方法是在这个临界区禁止中断。

不幸的是，这增加了中断的最大dispatch延迟，在任何实时系统中都应当避免这种情形的发生。

eCos采用的机制是保持一个计数器，Scheduler::sched_lock。

如果它的值不为0，就防止了重新调度。

当前的中断通过调用Scheduler::lock()得到这个锁，它对这个计数器加1避免进一步的调度。

函数Scheduler::unlock()对这个计数器减1，如果它返回0，允许继续调度。

为了在中断存在的情况下这种机制能够很好地工作，需要ISR推迟执行任何引起调度（scheduler-oriented）的操作，直到这个锁将要为0。

Linux下建立ecos开发环境本文链接：/s/blog_574d08530100f5rf.html在装好后的Linux系统（此处使用的是Fedora 10）后，开始准备建立ecos 的开发环境1.下载安装tcl/tk工具（linux是fedora10的可以省略这一步，其他系统就不清楚了）方法见我的博客《tcl/tk的安装》，或者google搜索相关的方法也可以地址：/s/blog_574d08530100f5n4.html2.根据ECOS网站/getstart.html的页面说面：Developers wishing to use the pre-built eCos host tools on a Linux host must first ensure that they have libstdc++ v3 (/usr/lib/libstdc++.so.5) installed.先安装：libstdc++ v3以root身份登录超级终端，输入以下命令行yum install compat-libstdc++-33（因为我是Fedora）3.libstdc++ v3 安装完成后，输入以下命令行cd /opt(opt文件夹是我准备放安装ecos开发环境的文件夹)wget --passive-ftpftp:///pub/ecos/ecos-install.tcl（输入这条命令后，可能会出现wget:unable to resolve hostaddress''这样的反馈信息，这说明你的虚拟机没有连上你要下载ecos的站点，多试几次就可以了）成功后继续输入命令sh ecos-install.tcl (现在知道为什么要安装tcl/tk了吧)4.连接成功后，会出现如下图，你准备下载的ECOS站点（总共有25个推荐的站点，一个一个试吧，总有一个站点是你能够下载安装的。

我选的是【20】因为看起来像是台湾的站点）5.接下来是选择交叉编译工具，我用的板子是STM3210E，根据ECOS站点说明，使用的是arm-eabi，于是我就输入了1，然后再输入q。

sem_init sem_post sem_destroy信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。

函数sem_init（）用来初始化一个信号量。

它的原型为：extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。

函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。

当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。

函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。

函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。

函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。

信号量用sem_init函数创建的，下面是它的说明：#include<semaphore.h>int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);这个函数的作用是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项，并指定一个整数类型的初始值。

pshared参数控制着信号量的类型。

如果pshared的值是０，就表示它是当前里程的局部信号量；否则，其它进程就能够共享这个信号量。

我们现在只对不让进程共享的信号量感兴趣。

（这个参数受版本影响），pshared传递一个非零将会使函数调用失败。

这两个函数控制着信号量的值，它们的定义如下所示：#include <semaphore.h>int sem_wait(sem_t * sem);int sem_post(sem_t * sem);这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。

eCos操作系统在STM32平台的移植一、为何stm32平台选用eCos操作系统1、在对eCos有一点了解的大多数工程师眼中，eCos可能被定位于像ucosII一样级别的嵌入式OS，换句话说，eCos的应用场合应该是类似ARM7、Cortex-M处理器之类的CPU中；2、像ARM7和Cortex-M处理器之类的CPU中，使用的OS大多数是ucosII，而这个OS是收费的，不能商用，相反，eCos是开源免费使用的。

3、对于ARM9以上的高端处理器，工程师更宁愿使用linux、VxWorks、Windows CE、uclinux等OS，而不愿意使用免费但资源匮乏的eCos；二、redboot的移植要在stm32上运行ecos系统，首先要让redboot启动起来，然后再去引导ecos的运行。

下面介绍在stm32开发板上移植redboot并让其从CPU内部flash启动。

1、redboot的作用redboot是ecos的一部分，具体的说，它是ecos系统的一个最小实现，主要用作bootloader，用于引导OS的启动。

可以引导的OS不仅仅是ecos本身，还包括像linux 等其它操作系统。

说起bootloader，很多人可能马上就联想到了u-boot，是的，你现在可以把redboot 视为像u-boot一样的东西。

2、为什么要从CPU内部ROM启动之所以移植的redboot从CPU内部flash启动而不是从内部RAM或者外部SRAM 启动，主要是移植步骤最简单，几乎不需要做任何的修改就可以运行起来。

3、移植redboot到stm32开发板1）、搭建好ecos开发环境的。

2)、打开ecos图形配置工具configtool，如下图所示。

下图中，左边窗口为ecos的配置项窗口，右边窗口从上到下分别为：冲突提示窗口、配置项属性窗口、配置项说明窗口。

3）、设定ecos代码仓库（Repository）位置在ecos图形配置工具configtool界面中，点击Build->Repository，如下图所示。

；i●■三种开源嵌入式操作系统的比较苟军年(兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070)信息科掌【捕要】嵌入式操作系统的性能和选择是大多数嵌入式系统开发都要面临的问题。

比较3种开源嵌入式操作系统嵌入式L i nu x、Q N x和ecos，分析3种开源操作系统的主要性能，并根据分析结果指出各自的适用领域．【关键词】嵌入式操作系统RT O S嵌入式系统中图分类号：TP316．2文献标识码：A文章编号i1671--7597(2008)1110061--01一、三种开曩E O S介绍(一)嵌入式L i M U X．L i n ux是一个类似于U ni x的操作系统，它已经是最为流行的一款开放源代码的操作系统。

嵌入式L i nux由于其源代码公开，人们可以任意修改来满足自己的应用。

像大多数自由软件一样，L i nux遵从G PL，因此使用它无须为每例应用交纳许可证费。

Li nux下的应用软件大量可用，其中大部分都遵从GPL，是开放源代码和免费的。

稳定是L i nu x本身具备的一个很大优点。

内核精悍，运行所需资源少，支持的硬件数量庞大等都是Li nux所具备的．(二)O N X∞。

Q N)【O S是由0N X软件系统有限公司开发的一套实时操作系统，它是一个实时的、可扩展的操作系统，部分遵循了PO S I X( Por t abl e O per a t i ng S ys t em I nt er f ace of U ni x)相关标准，可以提供一个很小的微内核及一些可选择的配合进程。

其内核仅提供4种服务：进程调度、进程阃通信、底层网络通信和中断处理。

(三)e C os。

e C os(e m be dde d C onf i gur a bl e oper a t i ng syst em)，即嵌入式可配置操作系统。

它是一个源代码开放的可配置、可移植、面向深度嵌入式应用的实时操作系统。

其最大特点是配置灵活，采用模块化设计，包括内核、c语言库和底层运行包在内的核心部分由不同的组件构成。

ecos 在基于AR M 7硬件平台上的应用北京航空航天大学钱问发满庆丰耿春明摘要简单介绍e Cos 的体系结构!详细论述e Cos 的可配置机制的实现原理!重点介绍e Cos 在以AT 9l M 55800为核心的AR M 7硬件平台上的移植步骤!结合本系统简要介绍内核的配置方法"最后给出了基于e Cos 应用软件的编写方法"关键词e Cos 可配置机制AR M 7移植硬件平台e Cos (Embedded Confi g urabl e O p erati n g S y st e m >最初是由C yg nus Sol uti ons 公司为面向嵌入式领域而开发的源码公开\具有很强的可移植性和可配置性的9适合于深度嵌入式开发的实时操作系统o 现在e Cos 主要由e Cos-Centri c 公司和e Cos 开源社区共同开发维护o e Cos 的特性9特别是它的可配置性9能有效缩短嵌入式产品的开发周期并降低成本o1eCos 的体系结构及可配置性1.1eCos 体系结构e Cos 采用模块化设计9将不同功能的软件分成不同的组件9使其分别位于系统的不同层次o 这种层次结构实现了e Cos 的可配置性\可移植性\兼容性和可扩展性o 图l 是e Cos 系统的层次结构框图o 硬件抽象层(HAL >使其上层次结构不必关心具体的硬件结构9因此只需对HAL 进行修改就可以使整个e Cos 的应用移植到新的硬件平台上o图1eCos 的层次结构框图内核是e Cos 的一个核心组件9也是系统的一个可选组件9一些较为复杂的应用需要内核的支持o 内核提供了多个可供选择的调度算法9可以很好地支持多任务处理o e Cos 内核提供了一组丰富的同步源语9完全能满足各种嵌入式应用的需求o 内核还负责对中断和例外进行处理9它的中断滞后处理机制保证了系统的实时性o 此外9内核还具有内存分配机制和定时机制9并提供多线程GDB 调试支持o 内核为上层软件和应用软件提供了丰富的AP I 接口函数oRedBoot 是一个无内核的系统引导程序9是e Cos 的一个特殊应用o RedBoot 可以加载e Cos 应用程序9并提供D ebu g 支持9是开发e Cos 系统时非常有用的工具o 设备驱动程序负责对硬件设备进行控制和管理9并完成设备数据的读/写操作o 设备驱动程序自身也采用层次结构9上层驱动程序(相当于一个虚设备>可以调用下层驱动程序(物理设备>o 驱动程序为上层软件提供标准的AP I 函数9应用程序可以使用这些AP I 函数对设备进行访问oe Cos 包含的网络支持包支持完整的TCP /I P 网络协议栈o e Cos 还提供了标准库(ANS I C 库和数学库>\兼容层(POS I X 兼容和uI TRON 兼容>\文件系统等o 作为一种开放软件9e Cos 还可以很方便地容纳第三方软件o1.2可配置性原理e Cos 的一个主要特性就是其可配置特性o 可配置性最终是靠代码中的条件编译来完成的9条件编译是编程语言的特点9并不是e Cos 的原创o 当一个软件工程中的条件编译项的数目和复杂性达到一定程度时9其中有一些条件编译项就会因为存在逻辑上的依赖关系而使条件编译产生冲突o 而如何发现并有效解决这种冲突才是e Cos 可配置性的特点9如图Z 所示9其可配置特性的实现主要由图2可配置机制组件定义语言CDL (C o m p onent D efi n iti on L an g ua g e )\组件仓库ecos .db \图形配置工具confi g too l 三者共同完成O!1"组件定义语言CDL CDL 是e Cos 组件框架中的一个关键部分9e Cos 所有模块的程序包中都包含一个CDL 脚本对该包进行描述并提供配置选项O 以本系统中的串口驱动程序包为例9在该包对应的CDL 中定义了一个名为CYGPKG ＿I O ＿SER I AL ＿AR M ＿AT 9l 的cdl ＿p acka g e O 在这个cdl ＿p acka g e 中详细列出了该包的一些属性9如该包必须在工程已经包含了硬件抽象层包CYGPKG ＿HAL ＿AR M ＿AT 9l 和上层串口I O 包CYGPKG ＿I O ＿SER I AL 的情况下才会被使能O 另外9串口的一些常用特性9如波特率\设备名\缓冲区大小等配置选项也是必不可少的O 在一些复杂的CDL 中还会包含对该包中的源程序进行编译时的一些编译选项O 在进行配置的时候9该包还会产生一个包含了各个可配置参数数值的头文件O 当其他包使用由CYGPKG ＿I O ＿SER I AL ＿AR M ＿AT 9l 包提供的可配置参数时9这个新产生的头文件就会被相关的源文件通过＃i ncl ude 语法包含O !2"组件仓库ecos .dbecos .db 是一个包含了所有可用程序包和配置模版的文本文件O 在该文件中9需要注册所有的CDL 包O 在注册时以p acka g e 关键字提供相应包的名称\CDL 脚本文件的文件路径以及对该包的一个简单描述O 在ecos .db 中还会以tar g et 关键字生成配置模版9从而提供目标平台的一些基本组成结构9使目标平台包括所需要的已经注册了的CDL 配置包O !3"图形配置工具confi 9t oo lconfi g t ool 是利用MFC 编写的W i ndo Ws 程序9是e Cos 可配置性的执行者9也可以理解成是CDL 脚本的解释器O 一方面它读取ecos .db 文件中的目标平台和已注册的配置包信息9根据配置包的路径找到相应的CDL 脚本9然后根据脚本中给出的属性向程序员提供图形化的配置信息;另一方面9它还可以接受用户的输入9包括单选按钮\复选框\下拉列表\文本输入等O 当用户保存一个配置时9confi g t ool 会根据CDL 语言的提示生成相应的头文件9也会将指定的头文件从配置包中复制到配置文件所在的工作目录O 无论是生成的头文件还是拷贝的头文件9都会在编译时被源程序所引用O 对于内核源程序9confi g t ool 又可以理解成编译器O 当用户的配置选项被保存并且对工程进行编译时9confi g t ool 会在后台调用真正的编译器GCC 9根据配置包CDL 中的编译选项控制GCC 对所有需要的内核源文件进行编译并生成库文件和对应的链接脚本O 当然confi g t ool 只是对e Cos 内核进行编译9用户的应用程序只需在编译时和由confi g t ool 编译生成的库文件进行链接就可以得到最终的可执行映像文件O2系统硬件框架本系统是一个以AR M 7为核心构成的测控系统9通过对传感器的脉冲信号进行处理而得到待测物料的流量9并通过控制给料器的给料速度达到流量控制的目的O 对于一个有实用价值的测控系统9必须具有人机交互\闭环控制\数据通信和存储等功能O 本课题所研制的流量测控系统的硬件框图如图S 所示O图3流量测控系统硬件框图图S 中9处理器为AR M 7内核的工业级芯片AT 9l M 558009其强大的功能保证了系统的实时性和稳定性的要求O Z MB 的F l ash SST S9VFl 60用来保存程序代码\测量所需的一些参数以及测量结果的简单统计信息O 在工业生产中9经常需要对一次测量中的数据进行历史再现9以便对一些事故或故障进行排查O 本系统通过采用l MB 的大容量RA M 来实现这一功能C 除了用来作为程序运行时的内存外9RA M 还用来实时保存每一时刻的测量数据O USB 总线的通信口用来和现场计算机进行通信9以实现一些更加完善的处理9如数据打印\结果分析\实时数据的硬盘保存等O 分辨率为SZ 0>Z 40的LCD 用来作为系统的显示终端配合4>5的键盘来完成系统的人机交互操作O 对变频器的控制和对温度信号的采集通过485总线完成O 6路脉冲信号是本系统测量功能的核心9通过对这6路脉冲进行处理可以得到流量相关的所有信息O 4～Z 0mA 电流信号用来控制给料系统9以实现闭环控制O 由于在工业环境中使用9对于一些长线连接必须采取隔离措施O 本系统对测量脉冲\485通信信号和4～Z 0mA 电流信号都采取了光电隔离措施O3eCos 在系统上的移植与应用软件编写3.1eCos 内核的移植由于e Cos 内核采用了可配置的模块化设计思想9因此只要修改硬件抽象层HAL的代码和CDL脚本并且在ecos.db中注册就可以应用于新的目标系统HAL又可以细分为S个层次①体系结构抽象层e Cos是可以应用于多种体系结构平台上的操作系统如AR M M I PS PO WERPC等在e Cos发布时已经将这些体系结构层的移植包一同发布了出来本系统的体系结构抽象层是AR M7体系结构抽象层②变体抽象层对于同一种体系结构的处理器各生产厂家会有不同的系列和型号如A t m el的AT9l系列Phili p s的LPC系列等虽然它们都采用AR M7体系结构但是不同的寄存器配置模式和中断处理方法也会影响到e Cos的移植本系统所使用的处理器AT9l M55800使用较为普遍在e Cos开源社区已经有移植好的AT9l M55800变体抽象层的代码和CDL 脚本只需作系统启动后对I O口的赋值情况等少许的改动即可完成对变体抽象层的移植③平台抽象层平台抽象层是对目标系统的整个硬件平台进行抽象包括平台的启动芯片配置定时I O寄存器及中断寄存等等系统需要进行的移植工作主要是平台抽象层的移植而平台抽象层中最重要的是F l ash驱动包和内存布局文件的移植主要的步骤为①安装AT9l M55800变体抽象层包从e Cos开源社区下载好的变体抽象层包在一个名为eb55的文件夹中在这个文件夹中还有cdl i ncl ude src等子文件夹分别包含了CDL脚本头文件源文件由于e Cos的软件包有严格的层次结构所以在安装软件包时应遵循这一结构以便于维护AT9l M55800属于AR M7的一个变体同AT9l系列的其他CP U处于同一层次所以变体抽象层软件包文件夹eb55的具体路径应为hal ar m at9l eb55接下来还应在ecos.db中注册变体抽象层包以p acka g e 关键字注册名为CYGPKG＿HAL＿AR M＿AT9l＿EB55的包这个名字必须和包中CDL文件hal＿ar m＿at9l＿eb55.cdl中的所定义的包名完全一致在包名后面的花括号中登记hal＿ar m＿at9l＿eb55.cdl文件的路径及文件名以及对该包的简单文字说明②编写F l ash的底层驱动软件包以便能够操作目标系统的F l ash存储器由于本系统在前期调试和代码固化时利用了RedBoot而RedBoot通过F l ash驱动程序操作目标F l ash所以必须先移植好F l ash驱动程序才能进行更进一步的开发工作首先需要编写底层驱动程序源文件不同的F l ash 的块空间大小以及写操作一般是不一样的本系统所用的F l ash SST S9VFl60是Z MB的l6位NOR F l ash共有5l Z0XZ00个块空间其块大小为4K0Xl000写操作的命令码符合J EDEC标准这些特点与A t m el公司AT49系列F l ash比较类似因此F l ash驱动程序可以从e Cos发布时自带的AT49系列F l ash的驱动程序修改得到最重要的地方是修改描述F l ash特性的结构体fl ash＿dev＿i n-f o＿t变量中成员bl ock＿siZe和bl ock＿count的值使其分别为0Xl000和0XZ00接下来需要编写与F l ash底层驱动对应CDL脚本使配置工具confi g t ool能够正确配置编译F l ash驱动程序这个CDL文件完全可以参照AT49驱动包中的CDL 文件编写以cdl＿p acka g e关键字定义名为CYGPKG＿DEVS＿F l ash＿SST＿S9VFl60的包在命令体中给出具体的配置参数由于底层驱动包必须结合上层驱动才能工作所以在命令体中用acti ve＿if CYGPKG＿I O＿F l ash命令告诉confi g t ool必须在上层驱动包CYGPKG＿I O＿F l ash 已经被包含的情况下底层驱动包才会使能最后需要在ecos.db中注册底层驱动软件包具体做法和变体抽象层包的注册方法相同③修改内存布局文件使confi g t ool能够正确定位程序在系统存储器中的位置e Cos提供S种不同的运行方式即ROM方式RA M方式ROMRA M方式每种模式都有两个相应的布局文件如RA M方式的m lt＿ar m＿at9l＿eb55＿ra m.l di和m lt＿ar m＿at9l＿eb55＿ra m.h%.l di 和常见的AR M开发环境ADS中scatt ered链接方式下的%.scf文件的作用类似即用来对不同段分别指定不同的链接地址在%.l di中需要修改ME MORY和SECT I ONS两部分对于代码在RA M中运行的内核及应用程序需要根据系统RA M的实际情况修改内存布局文件中相关参数的值本系统具有l MB的RA M但有一半用来存放测量数据根据系统实际的硬件情况其起始地址为0X0Z000000大小为0X80000所以这个内存块定义为ra m OR I G I N=0X0Z000000LENGTH= 0X80000处理器内部集成了8KB SRA M其起始地址为0大小为0XZ000所以这个内存块定义为sra m OR I G I N =0X00000000LENGTH=0XZ000这样系统的ME MO-RY部分就由名为ra m和sra m的两个内存块构成系统比较重要的两处SECT I ONS部分的修改为SECT I ON＿fi Xed＿vect ors sra m0XZ0L MA＿E@＿V MA和SEC-T I ON＿r o m＿vect ors ra m0X0Z008000L MA＿E@＿V MA第一处表示fi Xed＿vect ors段分配在从0XZ0开始的sra m中且L MA＿E@＿V MA指定其加载地址等于虚拟地址由于RedBoot运行时需要占用从0X0Z000000开始的一定空间的RA M所以第二处使程序代码从0X0Z008000开始的ra m中运行%.l di文件修改完毕后需要相应地修改%.h文件中的宏如＃defi ne CYG ME M＿REG I ON＿ra m0X0Z000000④在组件仓库ecos.db中为以关键字t ar g et添加名为F l o W55的新目标平台在这个目标平台中还必须用关键字p acka g es 包括AR M 7体系结构层包和AT 9l M 55800变体抽象层包,同时为了实现调试还必须包括串口驱动包和F l ash 驱动包及其上层驱动包 除了这些被包含的软件包外,根据不同的选择confi g t ool 还会为目标平台包添加一些默认的包,如内核包 数学库包等 另外,还应加入一些对该平台的简单描述3.2内核的配置移植完成以后,一个最基本的目标平台就产生了 在confi g t ool 中可以看到T e m p l at es 菜单的硬件平台列表中新增了F l o W55目标平台模版,以def ault 方式打开这个模版 各个软件包的CDL 脚本中都给出了默认的配置值,有些值需要根据具体的应用要求重新配置 本系统一些重要的配置情况如下①由于系统线程数量较少<小于l 0>,所以选择效率更高的位图调度器B it m a p schedul er ,并将线程数nu mbers of p ri orit y l evels 限定为l 6,以提高任务切换的速度 当点击位图调度器的单选按钮时,confi g t ool 会检测到一个配置冲突 由于时间片轮转是默认使能的,而时间片轮转仅仅对应于多级队列调度器,所以出现配置冲突 Confi g t ool 会给出一个推荐的解决冲突的方法,即禁止时间片轮转,按照这个推荐的解决方法可以安全地解决这个冲突 这个地方可以充分体现出e Cos 强大的可配置性②由于配合RedBoot 一起使用,所以内核配置为RA M 启动方式 这样,系统上电后程序将由RedBoot 复制到RA M 中运行,以提高速度③系统的晶振频率为l6MH Z ,经PLL 倍频后为SZ MH Z ,所以需将C lock s p eed 配置为SZ000000~RTC 是系统的时钟节拍发生器,本系统的时钟节拍时间选为Z0m s ,所以也需要对RTC 相关项进行配置 具体参数为R eal-ti m e clock nu m erator 配置为Z000000000,R eal-ti m e clock deno m i nator 配置为l00,R eal-ti m e clock p eri od 配置为Z0000其余的配置选项使用默认的配置值即可 完成配置工作后,对内核进行编译可以产生内核库文件和链接脚本以及相关头文件 这些生成的文件再同应用程序一起编译 链接,生成最终的可执行映像文件图4应用软件结构3.3基于eCos 操作系统的应用软件的编写e Cos 是一个单进程多线程的操作系统,多个线程在宏观上可以认为是并发运行的,而且各线程之间耦合低,便于软件的编写和维护 针对这一特点,本系统的软件结构如图4所示本系统主要有两种程序运行方式,分别称为方式A 和方式B 方式A 中,硬件中断产生后,相应的I SR <I n-t err u p t S er vi ce Routi ne >程序运行,由于I SR 中是禁止中断的,所以在I SR 中只进行最简单的操作,I SR 退出后内核调用相应的DSR <D ef erred S er vi ce Routi ne > DSR 中中断是使能的,所以可以进行一些稍复杂的处理,如简单的数据运算 内核调用<发送信号量和邮箱等> 在得到相应的信号量或消息邮箱后,相应的线程进入就绪态被内核调度运行 本系统中对键盘的处理就是基于这种方式 按键产生硬件中断 I SR 执行,接着在DSR 中进行相应的运算得到具体的键值后以消息邮箱的方式通知并唤醒键盘处理线程,键盘处理线程在完成任务后进入休眠直到再次有按键发生而被唤醒 方式B 中,各线程只是周期性地被内核调度运行,如测量数据显示线程,在显示一次数据后调用延时函数进入休眠,直到延时完毕后再次进入就绪态被内核调用根据测控系统的实际情况,具体的线程编写如下 方式A 为流量计算线程 温度测量线程 键盘处理线程 USB 通信处理线程 方式B 为测量数据显示和曲线绘制线程 流量控制线程 初始标定线程4结论经过实践,本系统运行稳定,实时性能良好 由于e Cos 的强大可配置性使得系统的软硬件可维护性强,在进行硬件改动或应用要求改动后可方便地进行升级参考文献l M assa A J .嵌入式可配置实时操作系统e Cos 软件开发M .颜若麟,等译.北京 北京航空航天大学出版社,Z 006. Z 蒋句平.嵌入式可配置实时操作系统e Cos 开发与应用 M .北京 机械工业出版社,Z 004.S 王京起,等.嵌入式可配置实时操作系统e COS 技术及实现机制 M .北京 电子工业出版社,Z 005.4 马忠梅,等.AT 9l 系列AR M 核微控制器结构与开发 M .北京 北京航空航天大学出版社,Z 00S .5 Red Hat I nc &e Cos Centric L t d .e Cos U ser s Gui de .Z 00S .6 聂慧萍.新型固体科里奥利流量计测控系统研究 D .北京 北京航空航天大学,Z 005.钱问发<硕士研究生> 主要研究方向为工业测控网络与嵌入式系统应用;满庆丰<教授>.耿春明<副教授> 主要研究方向为工业测控网络与现场总线.嵌入式系统应用等<收稿日期:Z 006-l l-l 5>。

⼏种嵌⼊式实时操作系统的分析与⽐较VxWorks、µClinux、µC／OS-II和eCos是4种性能优良并被⼴泛应⽤的实时操作系统。

本⽂通过对这4种操作系统的主要性能进⾏分析与⽐较，归纳出它们的选型依据和适⽤领域。

1 4种操作系统的介绍(1)VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司的产品，是⽬前嵌⼊式系统领域中应⽤很⼴泛，市场占有率⽐较⾼的嵌⼊式操作系统。

VxWorks实时操作系统由400多个相对独⽴、短⼩精悍的⽬标模块组成，⽤户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接⼝)规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的⽤户接⼝，在核⼼⽅⾯甚⾄町以微缩到8 KB。

(2) µC／OS-IIµC／OS-II是在µC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌⼊式系统专家Jean J．Labrosse⽤C语⾔编写的⼀个结构⼩巧、抢占式的多任务实时内核。

µC／OS-II 能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执⾏效率⾼、占⽤空间⼩、实时性能优良和可扩展性强等特点。

(3)µClinuxµClinux是⼀种优秀的嵌⼊式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字⾯意思看是指微控制Linux。

同标准的Linux相⽐，µClinux的内核⾮常⼩，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强⼤的⽹络功能、出⾊的⽂件系统⽀持、标准丰富的API，以及TCP／IP⽹络协议等。

因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要⼀定技巧。

(4)eCoseCos(embedded Configurable operating system)，即嵌⼊式可配置操作系统。

基于STM平台且满足实时控制要求操作系统，有以下4种可供移植选择。

分别为μClinux、μC／OS-II、eCos、FreeRTOS和都江堰操作系统(djyos)。

下面分别介绍这四种嵌入式操作系统的特点及不足。

1、μClinuxμClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux。

同标准的Linux相比，μClinux的内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API，以及TCP／IP网络协议等。

因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。

μClinux在结构上继承了标准Linux的多任务实现方式，分为实时进程和普通进程，分别采用先来先服务和时间片轮转调度，仅针对中低档嵌入式CPU 特点进行改良，且不支持内核抢占，实时性一般。

在内存管理上由于μClinux是针对没有MMU的处理器设计的，不能使用处理器的虚拟内存管理技术，只能采用实存储器管理策略。

系统使用分页内存分配方式，在启动时对实际存储器进行分页。

系统对内存的访问是直接的，操作系统对内存空间没有保护，多个进程可共享一个运行空间，所以，即使是一个无特权进程调用一个无效指针也会触发一个地址错误，并有可能引起程序崩溃甚至系统崩溃。

μClinux操作系统的中断管理是将中断处理分为两部分：顶半处理和底半处理。

在顶半处理中，必须关中断运行，且仅进行必要的、非常少、速度快的处理，其他处理交给底半处理；底半处理执行那些复杂、耗时的处理，而且接受中断。

因为系统中存在有许多中断的底半处理，所以会引起系统中断处理的延时。

μClinux对文件系统支持良好，由于μClinux继承了Linux完善的文件系统性能，它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系统。

但一般采用ROMFS 文件系统，这种文件系统相对于一般的文件系统(如ext2)占用更少的空间。

U-Boot之一：BootLoader 的概念与功能一般情况下嵌入式Linux 系统中的软件主要分为以下几部分：1) 引导加载程序：其中包括内部ROM 中的固化启动代码和BootLoader 两部分。

内部固化ROM 是厂家在芯片生产时候固化的，作用基本上是引导BootLoader。

有的芯片比较复杂，比如Omap3 在flash 中没有代码的时候有许多启动方式：USB、UART 或以太网等等。

而S3C24x0 则很简单，只有Norboot 和Nandboot。

2) Linux kernel 和drivers。

3) 文件系统。

包括根文件系统和建立于Flash 内存设备之上的文件系统（EXT4、UBI、CRAMFS 等等）。

它是提供管理系统的各种配置文件以及系统执行用户应用程序的良好运行环境及载体。

4) 应用程序。

用户自定义的应用程序，存放于文件系统之中。

在Flash 存储器中，他们的分布一般如下：但是以上只是大部分情况下的分布，也有一些可能根文件系统是initramfs，被一起压缩到了内核映像里，或者没有Bootloader 参数区，等等。

1.2 在嵌入式Linux 中BootLoader 的必要性Linux 内核的启动除了内核映像必须在主存的适当位置，CPU 还必须具备一定的条件：但是在CPU 刚上电启动的时候，一般连内存控制器都没有初始化过，根本无法在主存中运行程序，更不可能处在Linux 内核启动环境中。

为了初始化CPU 及其他外设，使得Linux 内核可以在系统主存中运行，并让系统符合Linux 内核启动的必备条件，必须要有一个先于内核运行的程序，他就是所谓的引导加载程序（Boot Loader）。

而BootLoader 并不是Linux 才需要，而是几乎所有运行操作系统的设备都需要。

我们的PC 的BOIS 就是Boot Loader 的一部分（只是前期引导，后面一般还有外存中的各种BootLoader），对于Linux PC 来说，Boot Loader = BIOS + GRUB/LILO。

PC端操作系统、移动端操作系统、嵌⼊式操作系统左侧部分已是历史的操作系统，右侧的还是活跃的操作系统。

安卓系统Android 是Google开发的基于Linux平台的开源⼿机操作系统。

它包括操作系统、⽤户界⾯和应⽤程序—— 移动电话⼯作所需的全部软件，⽽且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。

iOSiOS是由苹果公司开发的移动操作系统[1]。

苹果公司最早于2007年1⽉9⽇的Macworld⼤会上公布这个系统，最初是设计给iPhone使⽤的，后来陆续套⽤到iPod touch、iPad以及Apple TV等产品上。

iOS与苹果的Mac OS X操作系统⼀样，属于类Unix的商业操作系统。

Windows phoneWindows Phone（简称：WP）是微软发布的⼀款智能⼿机操作系统，它将微软旗下的Xbox Live游戏、Xbox Music⾳乐与独特的视频体验集成⾄⼿机中。

Firefox OSFirefoxOS，专案名称为Boot to Gecko。

是由谋智公司（Mozilla Corporation）主导研发的开放源代码移动操作系统，采⽤Linux核⼼，应⽤于智能⼿机。

采⽤开放⽹络（open Web）技术，它以Gecko浏览器引擎为核⼼，采⽤HTML5相关的Web前端技术开发。

不过在2015年12⽉Firefox 宣布关闭对Firefox OS的维护。

Ubuntu移动版操作系统Ubuntu是⼀个以桌⾯应⽤为主的Linux操作系统。

与Windows和Mac OS相⽐，Ubuntu尽管普及程度远不及前者，但得益于开源、免费等特性，在世界各地仍然拥有⼤量拥趸。

如果你是魅族⼿机的忠实粉丝，那么Ubuntu（乌班图）你肯定很熟悉：在2014年，Ubuntu正式宣布与魅族合作推出乌班图版MX3，正式开启了Ubuntu系统的魅族时代。

此后也推出了Ubuntu版的MX4和Pro 5，⼝碑也甚好。

YunOSYunOS是我们国家国产的操作系统⼀枚新星，虽然⽬标不仅仅是⼿机，更多的智能设备都可以⽤YunOS操作，系统是基于Linux研发，搭载⾃主研发的核⼼操作系统功能和组件，⽀持HTML5⽣态和独创的CloudCard应⽤环境，增强了云端服务能⼒。

ecos自学历程回顾我的ecos自学历程（一）环境安装篇转载-- 回顾我的 ecos 自学历程（一）环境安装篇前言：开篇之季，我先说一下我的ecos经历吧。

每个人都有过初学者的经历，初学ecos的时候我问了许多令网友老大啼笑皆非的问题，不过还是感谢这位热心的老大哥帮忙我才逐步的了解了ecos，从初学者变成了ecos的使用者。

从初学到使用也就是一共三个月的时间，三个月后我转正了，也转向了专功uclinux和linux的移植和驱动的编写，再也没有很好的研究过ecos，直到最近帮同事移植ecos，才重新回顾了那段刚刚参加工作的岁月。

刚来公司的时候，我的第一个任务就是做ecos上面的网络应用，但是我只拿到了一块板子，内核什么的都没有，怎么做？刚来公司的时候情况比较特殊，其他的同事都没有这方面的经验，而我们副理正好赶上生孩子，什么也没给我留下，所以便开始了ecos的郁闷之旅：），可以说ecos完全是自学的。

首先我google了一下什么叫ecos ：），然后开始查查有没有好的论坛站点，然后看看有什么样的书可以要我看。

很可惜ecos在资料方面一直都很欠缺。

在网上找了个ecos方面的老大，很可惜现在他已经不怎么上网了，丢了联系方式。

就这样我正式开始了我的ecos学习！我们副理给我的只有ecos2.0的代码和编译器arm-tools 两个文件，第一步肯定是要安装了,很简单，那时候没人教我自己很快就装好了，哈哈！第一步：cygwin安装（下载here）一个在windows平台上运行的unix模拟环境。

具体的网上多的是就不解释了，下载得到cygwin后就可以点：setup.exe安装了。

（1）选择需要的安装文件的位置，一般我们都本地安装，因为下载cygwin又不费事。

下一步（2）提示用户选择安装位置，随便你选择。

Dos or unix?我一般都选unix，二者只是文件结尾的不同，前者/r/n 结尾，后者是/n结尾。

下一步（3）选择你要安装的cygwin包，我一般或者说肯定选完全安装，因为以前吃亏过，一通乱选到后来啥都找不到了，还不如完全安装呢，耗不了你多少空间，现在电子产品都便宜了，完全安装后下一步。

常用微型结点操作系统的对比1、uCos-II（ucos ii）：商业和GPL双许可。

μC/OS-II是一种可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。

是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。

2、FreeRtos：和ucos-ii有部分类似，移植更方便，有赶超uCos-II的趋势，GPL许可。

相对μC/OS-II、embOS等商业操作系统，FreeRTOS操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行。

FreeRTOS的内核可根据用户需要设置为可剥夺型内核或不可剥夺型内核。

当被设置为可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务能剥夺低优先级任务的CPU使用权，这样可保证系统满足实时性的要求；当FreeRTOS被设置为不可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务只有等当前运行任务主动释放CPU的使用权后才能获得运行，这样可提高CPU的运行效率。

FreeRTOS操作系统既有优点也存在不足。

其不足之处，一方面体现在系统的服务功能上，如FreeRTOS只提供了消息队列和信号量的实现，无法以后进先出的顺序向消息队列发送消息；另一方面，FreeRTOS只是一个操作系统内核，需外扩第三方的GUI(图形用户界面)、TCP／IP协议栈、FS(文件系统)等才能实现一个较复杂的系统，不像μC／OS-II可以和μC／GUI、μC／FS、μC／TCP-IP等无缝结合。

3、eCos： GPL许可。

eCos由Redhat推出的小型即时操作系统，最低编译核心可小至10K的级别，适合用于作bootloader增强，微小型系统。

此系统和嵌入式Linux系统的差异是他将操作系统做成静态连结(static library)的方式,让应用程式透过连结(linker)产生出具有操作系统的特性的应用程式。

--嵌入式操作系统EOS（Embedded OperatingSystem）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。

EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。

目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。

随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。

嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点：(1)可装卸性。

开放性、可伸缩性的体系结构。

(2)强实时性。

EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。

(3)统一的接口。

提供各种设备驱动接入.(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用.(5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口.(6)强稳定性，弱交互性。

嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。

嵌入式操作系统的用户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。

(7)固化代码。

在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。

辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统.(8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。

现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Corn公司下属子公司的Palm OS，全球占有份额达50％，Microsoft公司的Windows CE不过29％。

深入了解EROFS文件系统一、EROFS文件系统简介EROFS，全名为Extendable Read-Only File System，即扩展只读文件系统，是一种新型的文件系统格式。

与传统的文件系统相比，EROFS具有更高的性能和效率，尤其是在只读场景下。

它的主要设计目标是提高存储空间的利用率和系统的运行效率，为用户提供更好的使用体验。

二、EROFS文件系统的特点1. 只读性：EROFS是一种只读文件系统，这意味着一旦数据被写入，就不能被修改或删除。

这种特性使得EROFS非常适合用于存储一些重要的、不需要频繁修改的数据，如系统文件、配置文件等。

2. 高性能：EROFS采用了先进的数据结构和算法，使得其在读取数据时具有非常高的性能。

与传统的文件系统相比，EROFS在读取大量小文件时具有明显的优势。

3. 高压缩比：EROFS采用了高效的压缩算法，可以将数据压缩到非常小的空间，从而节省存储空间。

同时，EROFS还支持多种压缩算法，可以根据不同的数据类型和场景选择最合适的压缩算法。

4. 扩展性：虽然EROFS是一种只读文件系统，但其具有很好的扩展性。

用户可以通过添加新的存储设备来扩展EROFS文件系统的容量，而不需要对整个文件系统进行重新格式化。

5. 安全性：EROFS文件系统具有很好的安全性。

由于其只读性，数据被写入后不能被修改或删除，这有效地防止了数据被恶意篡改或破坏。

同时，EROFS还支持数据加密和访问控制等安全特性，可以进一步保护数据的安全性。

6. 跨平台性：EROFS文件系统具有很好的跨平台性。

它可以在不同的操作系统和硬件平台上运行，这使得它在不同的应用场景中都具有很高的适应性。

三、EROFS文件系统的应用场景1. 嵌入式系统：EROFS非常适合用于嵌入式系统中。

这些系统通常需要存储一些重要的、不需要频繁修改的数据，如固件、配置文件等。

由于EROFS的高性能和只读性，它可以有效地提高嵌入式系统的运行效率和稳定性。