嵌入式操作系统和RTOS(实时操作系统)介绍。
目录
嵌入式操作系统
RTOS(实时操作系统)
实时操作系统：
什么是嵌入式操作系统
一μClinux
二μC／OS-II
三eCos
四 FreeRTOS
五 mbed OS
六 RTX
七 VxWorks
八QNX
九 NuttX
十都江堰操作系统（djyos）
十一 Alios Things
十二 Huawei LiteOS
十三 RT-Thread
十四 SylixOS
嵌入式操作系统
常见的嵌入式系统：WinCE、PalmOS、Symbian、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、INTEGRITY、OSE、C ExecuTIve
RTOS(实时操作系统)
μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS、mbed OS、RTX、Vxworks、QNX、NuttX，而国产的嵌入式操作系统包括都江堰操作系统(djyos)、Alios Things、Huawei LiteOS、RT-Thread、SylixOS。
实时操作系统：
实时操作系统（RTOS）是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，调度一切可利用的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。提供及时响应和高可靠性是其主要特点。
什么是嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统的重要组成部分。嵌入时操作系统具有通用操作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源，并且把硬件虚拟化。
嵌入式操作系统(Embedded Operation System，EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式系统分为4层，硬件层、驱动层、操作系统层和应用层。嵌入式操作系统是负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，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，是一种用途广泛的系统软件。
传统定义（狭义嵌入式）：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
当前客观定义（泛嵌入式）：除PC之外的一切计算机系统都可以叫嵌入式系统。典型代表：智能手机、工业机器人、汽车电子、航空航天（四轴飞行器）、安防监控（IPC）等。
一μClinux
（ MMU是Memory Management Unit的缩写，中文名是内存管理单元，有时称作分页内存管理单元（英语：paged memory management unit，缩写为PMMU）。它是一种负责处理中央处理器（CPU）的内存访问请求的计算机硬件。它的功能包括虚拟地址到物理地址的转换（即虚拟内存管理）、内存保护、中央处理器高速缓存的控制，在较为简单的计算机体系结构中，负责总线的仲裁以及存储体切换（bank switching，尤其是在8位的系统上） ）
μClinux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。
综上可知，μClinux最大特点在于针对无MMU处理器设计，这对于没有MMU功能的stm32f103来说是合适的，但移植此系统需要至少512KB的RAM空间，1MB的ROM/FLASH空间，而stmf103拥有256K的FLASH，需要外接存储器，这就增加了硬件设计的成本。
μClinux结构复杂，移植相对困难，内核也较大，其实时性也差一些，若开发的嵌入式产品注重文件系统和与网络应用则μClinux是一个不错的选择。
二μC／OS-II
(文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。)
μC／OS-II是在μC/OS的基础上发展起来的，是用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、实时性能优良和扩展性强等特点。
在文件系统的支持方面，由于μC/OS-II是面向中小型嵌入式系统的，即使包含全部功能，编译后内核也不到10 KB，所以系统本身并没有提供对文件系统的支持。但是μC/OS-II具有良好的扩展性能，如果需要也可自行加入文件系统的内容。
在对硬件的支持上，μC/OS-II能够支持当前流行的大部分CPU，μC/OS-II由于本身内核就很小，经过裁剪后的代码最小可以为2KB，所需的最小数据RAM空间为4 KB，μC/OS-II的移植相对比较简单，只需要修改与处理器相关的代码就可以。
综上可知，μC/OS-II是一个结构简单、功能完备和实时性很强的嵌入式操作系统内核，针对于没有MMU功能的CPU，它是非常合适的。它需要很少的内核代码空间和数据存储空间，拥有良好的实时性，良好的可扩展性能，并且是开源的，网上拥有很多的资料和实例，所以很适合向stm32f103这款CPU上移植。
资料：μC/OS-II 是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息 队列）和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。
μC /OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的抢占式实时多任务内核。μC/OS-II绝大部分的代码是用ANSII的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。从8位到64位，μC/OS-II已在超过40种不同架构上的微处理器上运行。μC/OS-II已经在世界范围内得到广泛应用，包括很多领域， 如手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。实际上，μC/OS-II已经通过了非常严格的测试，并且得到了美国航空管 理局（Federal Aviation Administration）的认证，可以用在飞行器上。这说明μC/OS-II是稳定可靠的，可用于与人性命攸关的安全紧要（safety critical）系统。除此以外，μC/OS-II 的鲜明特点就是源码公开，便于移植和维护。
内内核
多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU 时间，并且负责任务之间的通讯。内核提供的基本服务是任务切换。μC/OS-II可以管理多达64个任务。由于它的作者占用和保留了8个任务，所以留给用户应用程序最多可有56个任务。赋予各个任务的优先级必须是不相同的。这意味着μC/OS-II不支持时间片轮转调度法（round-robin scheduli ng）。μC/OS-II为每个任务设置独立的堆栈空间，可以快速实现任务切换 。μC/OS-II近似地每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态，为了保证这一点，它在调用系统API 函数、中断结束、定时中断结束时总是执行调度算法，μC/OS-II通过事先计算好数据简化了运算量，通过精心设计就绪表结构使得延时可预知。
主主要特点
1、源代码：µC/OS-II全部以源代码的方式提供给使用者（约5500行）。该源码清晰易读，结构协调，且注解详尽，组织有序；
2、可移植（portable）： µC/OS-II的源代码绝大部分是用移植性很强的ANSI C写的，与微处理器硬件相关的部分是用汇编语言写的。µC/OS-II可以移植到许许多多不同的微处理器上，条件是：该微处理器具有堆栈指针，具有CPU内部寄存器入栈、出栈指令，使用的C编译器必须支持内嵌汇编，或者该C语言可扩展和可链接汇编模块，使得关中断和开中断能在C语言程序中实现；
3、可固化（ROMable）： µC/OS-II是为嵌入式应用而设计的，意味着只要具备合适的系列软件工具（C编译、汇编、链接以及下载/固化）就可以将µC/OS-II嵌入到产品中作为产品的一部分；
4、可裁减（scalable）： 可以只使用µC/OS-II中应用程序需要的系统服务。可裁减性是靠条件编译实现的，只需要在用户的应用程序中定义那些µC/OS-II中的功能应用程序需要的部分就可以了；
5、可抢占性（preemptive）： µC/OS-II是完全可抢占型的实时内核，即µC/OS-II总是运行就绪条件下优先级最高的任务；
6、多任务： µC/OS-II可以管理64个任务。赋予每个任务的优先级必须是不相同的，这就是说µC/OS-II不支持时间片轮转调度法（该调度法适用于调度优先级平等的任务）；
7、可确定性： 绝大多数µC/OS-II的函数调用和服务的执行时间具有可确定性。也就是说用户能知道µC/OS-II的函数调用与服务执行了多长时间。进而可以说，除了函数OSTimeTick（）和某些事件标志服务，µC/OS-II系统服务的执行时间不依赖于用户应用程序任务数目的多少；
8、任务栈： 每个任务都有自己单独的栈。µC/OS-II允许每个任务有不同的栈空间，以便降低应用程序对RAM的需求；
9、系统服务： µC/OS-II提供许多系统服务，比如信号量、互斥信号量、事件标志、消息邮箱、消息队列、时间管理等等；
10、中断管理： 中断可以使正在执行的任务暂时挂起。如果优先级更高的任务被该中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可以达255层；
11、稳定性和可靠性： µC/OS-II的每一种功能、每一个函数以及每一行代码都经过了考验和测试，具有足够的安全性与稳定性，能用于与人性命攸关、安全性条件极为苛刻的系统中。
三eCos
eCos(embedded Configurable operating system)，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。
最大特点是配置灵活，采用模块化设计，核心部分由小同的组件构成，包括内核、C语言库和底层运行包等。
每个组件可提供大量的配置选项(实时内核也可作为可选配置)，使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，并通过不同的配置使得eCos能够满足不同的嵌入式应用要求。
eCos操作系统的可配置性非常强大，用户可以自己加入所需的文件系统。eCos操作系统同样支持当前流行的大部分嵌入式CPU，eCos操作系统可以在16位、32位和64位等不同体系结构之间移植。
eCos由于本身内核就很小，经过裁剪后的代码最小可以为10 KB，所需的最小数据RAM空间为10 KB。
在系统移植方面 eCos操作系统的可移植性很好，要比μC／OS-II和μClinux容易。
综上所述，eCos最大特点是配置灵活，并且支持无MMU的CPU的移植，开源且具有很好的移植性，也比较合适于移植到stm32平台的CPU上。但eCOS的应用还不是太广泛，还没有像μC／OS-II那样普遍，并且资料也没有μC／OS-II多。eCos适合用于一些商业级或工业级对成本敏感的嵌入式系统,例如消费电子领域中的一些应用。
四 FreeRTOS
由于RTOS需占用一定的系统资源(尤其是RAM资源)，只有μC／OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行。
相对于C／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，其最新版本为6.0版。
作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。
FreeRTOS内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。
FreeRT0S内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享CPU的使用时间。
FreeRTOS的不足：
相对于常见的μC／OS—II操作系统，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。
五 mbed OS
开源嵌入式操作系统，ARM公司将mbed OS免费提供给所有厂商使用，mbed提供了一个相对更加系统和更加全面的智能硬件开发环境。
主要功能：
提供用于开发物联网设备的通用操作系统基础，以解决嵌入式设计的碎片化问题。支持所有重要的连接性与设备管理开放标准，以实现面向未来的设计。使安全可升级的边缘设备支持新增处理能力与功能。通过自动电源管理解决复杂的能耗问题。
主要特点：
开发速度快，功能强大，安全性高，为了量产化而设计，可离线开发，也可以在网页上编辑。
六 RTX
（RealView MDK开发套件源自德国Keil公司，是ARM公司目前最新推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具）
是ARM公司的一款嵌入式实时操作系统，使用标准的C结构编写，运用RealView编译器进行编译。不仅仅是一个实时内核，还具备丰富的中间层组件，不但免费，而且代码也是开放的。
主要功能：
开始和停止任务（进程），除此之外还支持进程通信，例如任务的同步、共享资源（外设或内存）的管理、任务之间消息的传递。开发者可以使用基本函数去开启实时运行器，去开始和终结任务，以及去传递任务间的控制（轮转调度）。开发者可以赋予任务优先级。
主要特点：
支持时间片，抢占式和合作式调度。不限制数量的任务，每个任务都具有254的优先级。不限制数量的信号量，互斥信号量，消息邮箱和软定时器。支持多线程和线程安全操作。使用MDK基于对话框的配置向导，可以很方便的完成MDK的配置。
七 VxWorks
美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系（RTOS），具有硬实时、确定性与稳定性，也具备航空与国防、工业、医疗、汽车、消费电子产品、网络及其他行业要求的可伸缩性与安全性。
主要功能：
支持可预测的任务同步机制、支持多任务间的通信、存储器优化管理、操作系统的（中断延迟、任务切换、驱动程序延迟等）行为是可知的和可预测的。实时时钟服务+中断管理服务。
主要特点：
具有一个高性能的操作系统内核Wind（实时性好、可裁减）友好的开发调试环境、较好的兼容性、支持多种开发和运行环境
八QNX
诞生于1980年，是一种商用的遵从POSIX规范的类Unix嵌入式实时操作系统。
主要功能：
支持在同一台计算机上同时调度执行多个任务；也可以让多个用户共享一台计算机，这些用户可以通过多个终端向系统提交任务，与QNX进行交互操作。
主要特点：
核心仅提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间运行。所有其它OS服务，都实现为协作的用户进程，因此QNX核心非常小巧（QNX4.x大约为12Kb）而且运行速度极快。
九 NuttX
NuttX是一个实时嵌入式操作系统（Embedded RTOS），第一个版本由 Gregory Nutt 于 2007 年在宽松的 BSD 许可证下发布。
主要功能：
可以构建为开放的、平面的嵌入式 RTOS，或单独构建为具有系统调用接口的微内核。容易扩展到新的处理器架构、 SoC 架构或板级架构。实时的、确定性的、支持优先级继承。BSD 套接字接口。优先级管理的扩展。可选的具有地址环境的任务（进程）。
主要特点：
配置灵活，采用模块化设计，核心部分由小同的组件构成，包括内核、C语言库和底层运行包等。每个组件可提供大量的配置选项(实时内核也可作为可选配置)，使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，并通过不同的配置使得eCos能够满足不同的嵌入式应用要求。
十都江堰操作系统（djyos）
（注意：网友提示都江堰操作系统官网提示，stm32的f4和f7没调通）
都江堰操作系统，简称djyos，得名于一个伟大的水利工程：都江堰。
与传统操作系统不同，djyos不是以线程而是以事件为调度核心，这种调度算法使程序员摆脱模拟计算机执行过程编写程序的思维方式，而是按人类认知世界的方式编写应用程序，就如同在嵌入式编程中引入了VC似的。
djyos的调度算法使程序员可以摆脱线程和进程的束缚，djyos没有有关线程的api，一个完全不懂线程知识的程序员也可以顺利地在djyos下编写应用程序。
djyos 操作系统是以事件为核心进行调度的，这种调度策略使程序员可以按人类认知事物的习惯而不是计算机的习惯来编程。
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十一 Alios Things
据著名媒体嵌入式操作系统RTOS介绍，AliOS Things 是 AliOS 家族旗下、面向 IoT 领域的、高可伸缩的物联网操作系统。AliOS Things将致力于搭建云端一体化IoT基础设施，具备极致性能、极简开发、云端一体、丰富组件、安全防护等关键能力，并支持终端设备连接到阿里云Link，可广泛应用在智能家居、智慧城市、新出行等领域。
点评：阿里系，背靠阿里资源来势汹汹杀入物联网市场，芯片+模组厂商合作，是非常有力的一个玩家，但这也是其最大的劣势！
十二 Huawei LiteOS
嵌入式操作系统RTOS介绍，Huawei LiteOS 是华为面向IoT领域，构建的轻量级物联网操作系统，以轻量级低功耗、快速启动、互联互通、安全等关键能力，为开发者提供 “一站式” 完整软件平台，有效降低开发门槛、缩短开发周期。
点评：华为系，不过其开源程度比较低，其主要用于华为自己的产品，有大树罩着。
十三 RT-Thread
嵌入式操作系统RTOS介绍，RT-Thread是一个集实时操作系统（RTOS）内核、中间件组件和开发者社区于一体的技术平台，由熊谱翔先生带领并集合开源社区力量开发而成，RT-Thread也是一个组件完整丰富、高度可伸缩、简易开发、超低功耗、高安全性的物联网操作系统。RT-Thread具备一个IoT OS平台所需的所有关键组件，例如GUI、网络协议栈、安全传输、低功耗组件等等。经过11年的累积发展，RT-Thread已经拥有一个国内最大的嵌入式开源社区，同时被广泛应用于能源、车载、医疗、消费电子等多个行业，累积装机量超过两千万台，成为国人自主开发、国内最成熟稳定和装机量最大的开源RTOS。
点评：国内最有可能成为Top 1，优势在于丰富的组件，中立立场！赶上了时机，得到诸多芯片厂商的支持，也挺受开发者喜欢的。缺点在于本身的教程文档和freertos等之类的比还是很弱。
嵌入式操作系统RTOS推荐的学习资源：
1.文档：RT-Thread 文档中心
2.书籍：《 嵌入式实时操作系统：RT-Thread设计与实现 》《 RT-Thread内核实现与应用开发实战指南 基于STM32 》
十四 SylixOS
嵌入式操作系统RTOS介绍，SylixOS 是一个开源的跨平台的大型实时操作系统（RTOS），SylixOS诞生于2006年，经过十多年的持续开发，SylixOS 已成为功能最为全面的国产操作系统之一。目前已有众多产品和项目应用案例，行业涉及航空航天、军事防务、轨道交通、智能电网、工业自动化等诸多领域。SylixOS 完全符合 POSIX 规范，开源社区丰富的自由软件移植非常方便。
点评：这家也是挺有意思的，2006年就开始了，吃军工饭，最近一两年才露头角。其实力不容小觑！
参考网站：SylixOS Real Time Operating System
当然，RTOS并不如此，如有相关信息，嵌入式ARM也将继续介绍相关信息和干货。