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微控制器MCU常用RTOS盘点
微控制器MCU常用RTOS盘点
控制器
MindMotion
LV4工程师
| 2016-10-27 14:21:09
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来源 电子时报
微控制器(MCU)广泛应用在各行各业,如各式家电、工业自动化,实时控制、资料采集等领域,为因应工控所需的实时(Realtime)控制、快速回应等需求,因此MCU大多搭载RTOS(实时操作系统)运行。随著物联网的兴起,软件业也为RTOS加入物联网的成分,以提早卡位物联网的核心软件市场…
各种处理器专用之
OS
在一般功能(General-purpose)的处理器市场分类中,若以功能与执行速度来说,大致分为CPU > MPU > MCU。CPU的功能最强,主要应用在计算机产品;MPU功能次之,其应用多元,主要应用在嵌入式系统与精简型计算机等多种;而MCU则是以单一应用为主,应用在各式家电、电子产品、嵌入式产品、穿戴式装置、物联网(IoT)应用产品等控制应用。
MCU内部集成了KHz~MHz级的CPU、KB~MB级的存储器单元(RAM与ROM/EEPROM/Flash)、时脉产生器(Oscillator;Clock Generator)、与I/O扩充单元等,可视为一种速度较慢的系统单芯片(SoC)。
由于内部存储器容量小,因此大型操作系统如Windows、Linux等是不可能塞入MCU去执行的,且MCU大多被应用在实时控制的环境,因此许多容量小的RTOS(Real-Time Operating System;实时操作系统),便成为开发MCU软件的主要平台。
主打嵌入式应用的中高阶
RTOS
RTOS的种类繁多,主要设计给基于MPU或MCU的嵌入式系统所使用。例如MPU等级专用的有Integrity、QNX、VxWorks等功能强大之RTOS;至于体积较小巧,主要支持MCU等级为主的RTOS,则有Nucleus、ThreadX、Unison OS、ucOS II/III等等。
以Green Hills Software推出的Integrity OS为例,就是一种支持MPU (甚至CPU等级)为主的RTOS。其强项在于Integrity-178版本已通过EAL 6+?(信息安全)认证与DO-178B(飞安环境) A级认证,被应用在极度重视安全和可靠性的市场,例如战斗机(如B-2、F-16、F-22、F-35)与民航机(如Airbus A380)等领域。该RTOS支持ARM、XScale、Blackfin、Freescale (已并入NXP) ColdFire、MIPS、PowerPC、AMD x86(嵌入式APU)等CPU/MPU平台。
另一个知名的QNX RTOS,采用微核心架构,是唯一成功打入商用市场的OS,其强项是多媒体的实时处理能力,适用于车(机)上娱乐装置与手机等嵌入式市场。QNX于2010年被BlackBerry购并,并开发出BB 10操作系统。QNX支持IA32、MIPS、PowerPC、SH-4、ARM、StrongARM、XScale等CPU/MPU平台。
至于象是IntervalZero的RTX、RTX64,则是设计来与微软Windows共存共容的RTOS,搭配EtherCAT协定来做为工厂自动化的应用。其中,Windows主要负责GUI、储存、运算,RTX则负责实时工控与资料采集,让工控软件开发更容易。以上的RTOS都是MB至GB等级的MPU等级OS,不适用于MCU的环境。
主打
MCU
应用的商用
RTOS
中低阶RTOS部分,主要是把软件功能极尽精简到MB甚至KB等级,使整个OS与主要应用程序,均可以塞入MCU里的ROM/EEPROM/Flash。由于MCU应用的领域更加广泛,其软件必须力求更加精简,因此MCU专用的RTOS大多具备非常高度模块化的架构,从核心、驱动程序、档案系统、外围I/O、网络支持等,都可以量身订作,以利产品快速上市。
商用的RTOS有些会提供原始码给授权客户,而开源的RTOS则更能自由使用,让开发人员可以编译出程序码最小、最佳化的执行环境。
由于各芯片厂所推出的MCU产品/开发板,都会有其对应的OS与IDE(集成软件开发环境),但这些OS与软件开发环境可能只适用于该厂的MCU产品,因此第三方软件厂商,就开发出跨芯片/跨硬件平台的OS与IDE,让开发人员不须因为换了硬件平台,软件就必须全部改写。
目前MCU OS/IDE市场占有率最高的,大多是软件公司所推出商用RTOS(搭配各厂商的MCU产品),然随著ARM推出Cortex-M、Cortex-R等指令集架构,进军穿戴式与物联网应用市场,使得ARM架构(采开源码)的RTOS开始有提升的趋势。
ARM MCU
促使开源
RTOS
兴起
近年来由于ARM架构的处理器横扫全球智能行动装置(手机/平板)市场,除了搭配各MCU/MPU硬件平台所推出的商用RTOS/IDE之外,为进军物联网与穿戴式的MCU级应用,ARM推出Cortex-M与Cortex-R的指令集架构,搭配开源的OS/IDE来抢占MCU的应用市场。
例如ARM推出的mbed OS与相关开发环境,便着重于嵌入式装置与IoT的应用,具备连接性、高效率、安全性、生产力的OS,搭配其mbed-rtos函式库,亦可做为RTOS的应用。该mbed开发环境,可开发出智能家庭、智慧城市、穿戴式等应用产品。
此外,坊间针对ARM平台所推出的开源RTOS/IDE很多,例如FreeRTOS、uKOS-II、Atomthreads、BeRTOS社群版、ChibiOS/RT、CoActionOS、eCos、Embox、Erika Enterprise/RT-Druid、Keil (ARM) RTX、Lepton、nOS、Nut/OS、NuttX、RIOT、RT-Thread、TI-RTOS-KERNEL(SYS/BIOS)、TNeo等等,让开发人员有更多的选择。
其它专用
MCU
的非实时
OS
概述
此外,也有许多针对MCU设计的开源OS (非RTOS),但同样具有体积小的特性,有些是针对IoT的WSN(无线感测网络)应用,例如Contiki OS、TinyOS。而有些则具备一般桌上型图形化使用接口(GUI),例如SymbOS、Wheels OS等。
来源 电子时报
微控制器(MCU)广泛应用在各行各业,如各式家电、工业自动化,实时控制、资料采集等领域,为因应工控所需的实时(Realtime)控制、快速回应等需求,因此MCU大多搭载RTOS(实时操作系统)运行。随著物联网的兴起,软件业也为RTOS加入物联网的成分,以提早卡位物联网的核心软件市场…
各种处理器专用之
OS
在一般功能(General-purpose)的处理器市场分类中,若以功能与执行速度来说,大致分为CPU > MPU > MCU。CPU的功能最强,主要应用在计算机产品;MPU功能次之,其应用多元,主要应用在嵌入式系统与精简型计算机等多种;而MCU则是以单一应用为主,应用在各式家电、电子产品、嵌入式产品、穿戴式装置、物联网(IoT)应用产品等控制应用。
MCU内部集成了KHz~MHz级的CPU、KB~MB级的存储器单元(RAM与ROM/EEPROM/Flash)、时脉产生器(Oscillator;Clock Generator)、与I/O扩充单元等,可视为一种速度较慢的系统单芯片(SoC)。
由于内部存储器容量小,因此大型操作系统如Windows、Linux等是不可能塞入MCU去执行的,且MCU大多被应用在实时控制的环境,因此许多容量小的RTOS(Real-Time Operating System;实时操作系统),便成为开发MCU软件的主要平台。
主打嵌入式应用的中高阶
RTOS
RTOS的种类繁多,主要设计给基于MPU或MCU的嵌入式系统所使用。例如MPU等级专用的有Integrity、QNX、VxWorks等功能强大之RTOS;至于体积较小巧,主要支持MCU等级为主的RTOS,则有Nucleus、ThreadX、Unison OS、ucOS II/III等等。
以Green Hills Software推出的Integrity OS为例,就是一种支持MPU (甚至CPU等级)为主的RTOS。其强项在于Integrity-178版本已通过EAL 6+?(信息安全)认证与DO-178B(飞安环境) A级认证,被应用在极度重视安全和可靠性的市场,例如战斗机(如B-2、F-16、F-22、F-35)与民航机(如Airbus A380)等领域。该RTOS支持ARM、XScale、Blackfin、Freescale (已并入NXP) ColdFire、MIPS、PowerPC、AMD x86(嵌入式APU)等CPU/MPU平台。
另一个知名的QNX RTOS,采用微核心架构,是唯一成功打入商用市场的OS,其强项是多媒体的实时处理能力,适用于车(机)上娱乐装置与手机等嵌入式市场。QNX于2010年被BlackBerry购并,并开发出BB 10操作系统。QNX支持IA32、MIPS、PowerPC、SH-4、ARM、StrongARM、XScale等CPU/MPU平台。
至于象是IntervalZero的RTX、RTX64,则是设计来与微软Windows共存共容的RTOS,搭配EtherCAT协定来做为工厂自动化的应用。其中,Windows主要负责GUI、储存、运算,RTX则负责实时工控与资料采集,让工控软件开发更容易。以上的RTOS都是MB至GB等级的MPU等级OS,不适用于MCU的环境。
主打
MCU
应用的商用
RTOS
中低阶RTOS部分,主要是把软件功能极尽精简到MB甚至KB等级,使整个OS与主要应用程序,均可以塞入MCU里的ROM/EEPROM/Flash。由于MCU应用的领域更加广泛,其软件必须力求更加精简,因此MCU专用的RTOS大多具备非常高度模块化的架构,从核心、驱动程序、档案系统、外围I/O、网络支持等,都可以量身订作,以利产品快速上市。
商用的RTOS有些会提供原始码给授权客户,而开源的RTOS则更能自由使用,让开发人员可以编译出程序码最小、最佳化的执行环境。
由于各芯片厂所推出的MCU产品/开发板,都会有其对应的OS与IDE(集成软件开发环境),但这些OS与软件开发环境可能只适用于该厂的MCU产品,因此第三方软件厂商,就开发出跨芯片/跨硬件平台的OS与IDE,让开发人员不须因为换了硬件平台,软件就必须全部改写。
目前MCU OS/IDE市场占有率最高的,大多是软件公司所推出商用RTOS(搭配各厂商的MCU产品),然随著ARM推出Cortex-M、Cortex-R等指令集架构,进军穿戴式与物联网应用市场,使得ARM架构(采开源码)的RTOS开始有提升的趋势。
ARM MCU
促使开源
RTOS
兴起
近年来由于ARM架构的处理器横扫全球智能行动装置(手机/平板)市场,除了搭配各MCU/MPU硬件平台所推出的商用RTOS/IDE之外,为进军物联网与穿戴式的MCU级应用,ARM推出Cortex-M与Cortex-R的指令集架构,搭配开源的OS/IDE来抢占MCU的应用市场。
例如ARM推出的mbed OS与相关开发环境,便着重于嵌入式装置与IoT的应用,具备连接性、高效率、安全性、生产力的OS,搭配其mbed-rtos函式库,亦可做为RTOS的应用。该mbed开发环境,可开发出智能家庭、智慧城市、穿戴式等应用产品。
此外,坊间针对ARM平台所推出的开源RTOS/IDE很多,例如FreeRTOS、uKOS-II、Atomthreads、BeRTOS社群版、ChibiOS/RT、CoActionOS、eCos、Embox、Erika Enterprise/RT-Druid、Keil (ARM) RTX、Lepton、nOS、Nut/OS、NuttX、RIOT、RT-Thread、TI-RTOS-KERNEL(SYS/BIOS)、TNeo等等,让开发人员有更多的选择。
其它专用
MCU
的非实时
OS
概述
此外,也有许多针对MCU设计的开源OS (非RTOS),但同样具有体积小的特性,有些是针对IoT的WSN(无线感测网络)应用,例如Contiki OS、TinyOS。而有些则具备一般桌上型图形化使用接口(GUI),例如SymbOS、Wheels OS等。
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2016-10-28
mbed-rtos玩过。
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MindMotion
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2016-10-31
:handshake
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金钱豹
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2016-11-03
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