單片機(jī)支持操作系統(tǒng)的特性概述

1、支持操作系統(tǒng)的特性概述：

就拿M0核的單片機(jī)來說，就有一部分特性是針對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的（OS），包括：

l SysTick定時(shí)器，24位向下計(jì)數(shù)，且周期產(chǎn)生SysTick異常。

l 棧指針，即進(jìn)程棧指針，兩個(gè)棧指針的結(jié)構(gòu)可以使得應(yīng)用棧和OS內(nèi)核棧相互獨(dú)立。

l SVC異常和SVC指令，通過異常機(jī)制，應(yīng)用程序可以使用SVC訪問OS服務(wù)。

l PendSV異常，其可以被OS、設(shè)備驅(qū)動(dòng)或者應(yīng)用程序使用來產(chǎn)生可延遲的服務(wù)請(qǐng)求。

2、為什么要使用嵌入式操作系統(tǒng)？

當(dāng)提到操作系統(tǒng)的時(shí)候，大多數(shù)人首先會(huì)想到Windows和Linux之類的桌面操作系統(tǒng)。這些操作系統(tǒng)要想運(yùn)行起來，需要強(qiáng)大的處理器、大量的存儲(chǔ)器以及其他硬件，而對(duì)于嵌入式設(shè)備，各種OS的差別很大。嵌入式操作系統(tǒng)可以運(yùn)行在低功耗的微控制器上，它們需要很少的存儲(chǔ)器（相對(duì)于桌面系統(tǒng)），并且運(yùn)行的時(shí)鐘頻率要低很多，比如Keil RTX只需要4KB的程序空間以及大約0.5KB的SRAM，一般情況下，這些操作系統(tǒng)設(shè)置不需要顯示或者鍵盤。當(dāng)然也可以增加一些顯示接口和輸入設(shè)備，并且通過運(yùn)行在OS上的應(yīng)用任務(wù)來訪問這些輸入和輸出接口。

在嵌入式應(yīng)用程序中，OS一般用來管理多任務(wù)。在這種情況下，OS將處理器時(shí)間劃分多個(gè)時(shí)間片，并且在每個(gè)時(shí)間片上執(zhí)行不同的任務(wù)。當(dāng)一個(gè)時(shí)間片結(jié)束時(shí)，OS任務(wù)調(diào)度器開始執(zhí)行，這樣在下一個(gè)時(shí)間片開始的時(shí)候，處理器已經(jīng)切換到其他任務(wù)執(zhí)行了。這種任務(wù)切換一般被稱作上下文切換。

每個(gè)時(shí)間片的長度依賴于硬件以及操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有些嵌入式操作系統(tǒng)每秒會(huì)進(jìn)行幾百次的任務(wù)切換。

有些嵌入式OS也為每個(gè)任務(wù)定義了優(yōu)先級(jí)，這樣高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就能在低優(yōu)先級(jí)任務(wù)之前執(zhí)行。如果一個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)比其他的都要高，在其到達(dá)空閑狀態(tài)前，OS可能會(huì)連續(xù)多個(gè)時(shí)間片都在執(zhí)行這個(gè)任務(wù)。應(yīng)該注意的是，OS的優(yōu)先級(jí)的定義與異常優(yōu)先級(jí)是完全獨(dú)立的（例如中斷的優(yōu)先級(jí)）。任務(wù)的優(yōu)先級(jí)基于特定的OS，并且隨著OS的不同而有所區(qū)別。

除了支持多任務(wù)以外，嵌入式OS也提供了其他各種功能，包括資源管理、內(nèi)存管理、電源管理，以及應(yīng)用程序編程接口（API）用以訪問外設(shè)、硬件和信道。

使用嵌入式OS并不總是有好處的，因?yàn)樗枰~外的程序空間來存放OS內(nèi)核，而且會(huì)增加執(zhí)行周期的開銷。多數(shù)簡單應(yīng)用并不需要嵌入式OS，不過，有些復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用需要并行執(zhí)行任務(wù)，這時(shí)使用OS會(huì)使軟件開發(fā)更加容易，并且降低出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率。

目前，可以應(yīng)用在M0上的嵌入式OS有很多，例如，Keil 微控制器開發(fā)套件提供的免費(fèi)且易于使用的RTX kernel，另外還有Micrium的uc/OS-II和uc/OS-III等都支持M0處理器。并且這個(gè)支持的操作系統(tǒng)在不斷的增加中。

由于很多微控制器是不具備存儲(chǔ)器管理單元（MMU），比如我們上面時(shí)候的M0核的處理器，所以它不能運(yùn)行需要虛擬地址的嵌入式OS，比如Windows CE或Symbian OS。平常使用的Linux OS也需要MMU，它也不能再M(fèi)0上工作。而uCLinux是Linux的特殊版，并且面向的是沒有MMU的嵌入式設(shè)備，所以要在微控制器上加入OS也要先看能不能支持，并且支持哪些，再結(jié)合自己的項(xiàng)目實(shí)際選取。

編輯：jq