主流嵌入式作業系統有哪些?

2020-07-16 10:05:23
目前市場上流行的嵌入式系統有嵌入式 Linux、Windows CE、Windows XP Embedded、Vxworks、Android、iOS 等,嵌入式系統都是專用的作業系統,不可能出現一統天下局面,每種嵌入式系統都有自己的優勢和應用領域。

下面,簡單地介紹一下常用的嵌入式系統。

1. 嵌入式 Linux

嵌入式 Linux 是以 Linux 為基礎的嵌入式作業系統,廣泛應用於資訊家電、PDA、機上盒、Digital Telephone、Answering Machine、Screen Phone、資料網路、Ethernet Switches、Router、Bridge、Hub、Remote Access Servers、ATM、Frame Relay、遠端通訊、醫療電子、交通運輸計算機外設、工業控制、航空航天等領域。

使用嵌入 Linux 系統的優勢有很多,比如:
  • Linux 是開放原始碼的,不存在黑箱技術,遍布全球的眾多 Linux 愛好者是 Linux 開發者的強大技術支援;
  • Linux 的核心小、效率高,核心的更新速度很快,Linux 是可以客製化的,其系統核心最小只有約 134KB;
  • Linux 是免費的作業系統,在價格上極具競爭力。

2. Android

Android 是一種基於 Linux 的自由及開放原始碼的作業系統,2003 年 10 月,Andy Rubin 等人建立 Android 公司,並組建 Android 團隊,22 個月後被 Google 收購。目前 Android 作業系統主要用於智慧手機、平板電腦和智慧電視等。

Android 執行於 Linux Kernel 之上,但並不是 GNU/Linux。因為在一般 GNU/Linux 裡支援的功能,Android 大都沒有支援,包括 Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango,以及 Glibc 等都被移除掉了。Android 又以 Bionic 取代 Glibc,以 Skia 取代 Cairo,再以 OpenCore 取代 FFmpeg 等。

Android 為了達到商業應用,必須移除被 GNU GPL 授權證所約束的部分,例如,Android 將驅動程式移到 Userspace,使得 Linux Driver 與 Linux Kernel 徹底分開。Bionic/Libc/Kernel/ 並非標準的 Kernel Header Files。

3. iOS

iOS 是由蘋果公司開發的手持裝置作業系統。最初是設計給 iPhone 使用的,後來陸續套用到 iPod touch、iPad 以及 Apple TV 等蘋果產品上。

iOS 與蘋果的 Mac OS X 作業系統一樣,它也是以 Darwin 為基礎的,因此,同樣屬於類 Unix 的商業作業系統。它和 Linux 作業系統有一定淵源,都可以追溯到 Unix。

iOS 是商業作業系統,因此不是開源的,iOS 的開發工程師主要開發 iOS 的應用程式,使用的開發語言是 Objective-C 和 Swift。

4. Windows CE

Windows CE 是微軟公司嵌入式、移動計算平台的基礎,它是一個開放的、可升級的 32 位嵌入式作業系統,是基於掌上電腦類的電子裝置作業系統,它是類似於精簡的 Windows 95。Windows CE 的圖形化使用者介面相當出色。

開發語言可以使用 C++、C#、VB 等,可以使用系統自帶豐富的圖形庫快速開發出介面程式,開發效率較高。但使用選擇基於 Windows CE 開發產品,需要向微軟公司繳納一定的版權費。

5. Windows XP Embedded

Windows XP Embedded 是微軟研發的嵌入式作業系統,是一個以元件模組展現出與 Windows XP Professional 作業系統一樣的介面與操作模式,可依據各自需求組合出的作業系統映象檔案,確保有 Windows XP Professional 作業系統相依性以及完整的功能。

Windows XP Embedded 可以應用在各種嵌入式系統,或硬體規格層次較低的計算機系統,例如,很少的記憶體,較慢的中1央處理器等。

Windows XP Embedded 基於 Win32 程式設計模型,由於採用常見的開發工具,如 Visual Studio.NET,使用商品化 PC 硬體,與桌面應用程式無縫整合,因此可以縮短上市時間。使用 Windows XP Embedded 構建作業系統的常見裝置類別包括零售銷售點終端、瘦客戶機和高階機上盒。

Windows XP Embedded 有一個限制,它要求目標硬體平台必須是X86架構的,而且還需要向微軟公司繳納授權費。

6. VxWorks

VxWorks 是美國 Wind River System 公司(2009 年被 Intel 收購)推出的一個非常優秀的實時作業系統。

VxWorks 作業系統是美國 WindRiver 公司於 1983 年設計開發的一種嵌入式實時作業系統(RTOS),是嵌入式開發環境的關鍵組成部分。它具有良好的持續發展能力、高效能的核心以及友好的使用者開發環境,在嵌入式實時作業系統領域佔據一席之地。

VxWorks 以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通訊、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中,如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。在美國的 F-16、FA-18 戰鬥機、B-2 隱形轟炸機和愛國者導彈上,甚至連 1997 年 4 月在火星表面登陸的火星探測器、2008 年 5 月登陸的鳳凰號,以及 2012 年 8 月登陸的好奇號也都使用到了 VxWorks。

不過如此優秀的作業系統,並不是所有場合都是合適的。通常 VxWorks 常用於實時性要求高、環境惡劣的場合,因為使用 VxWorks 需要的成本非常高,選擇它之前,需要綜合衡量評估後再決定。