Встроенные операционные системы

Сегодня, с увеличением сложности и функциональности программного обеспечения, становится актуальным применение в контрактной разработке различных вариантов операционных систем, начиная в простейших планировщиков задач (task schedulers) и заканчивая операционными системами реального времени (RTOS) и встраиваемыми операционными системами.

Embedded Linux

Под Embedded Linux понимается различные варианты ОС, в основе которых лежит ядро Linux, сконфигурированное для заданной аппаратной платформы, а также свободное программное обеспечение GNU: компилятор gcc, библиотека GNU Libc и другие программные компоненты, выпускаемые под одной из открытых лицензий. Наша компания активно использует Embedded Linux в проектах, связанных с разработкой отладочных плат и пакетов поддержки (BSP), программно-аппаратных комплексов на базе современных процессоров ARM, Blackfin, AVR32, MIPS, PowerPC.

Windows CE

Популярная встраиваемая операционная система от фирмы Microsoft, применяемая для 32-x битных процессоров с MMU (Memory Management Unit). Часто используется в мобильных и портативных устройствах с графическим интерфейсом пользователя. Одним из преимуществ является наличие большого числа сторонних коммерческих приложений и библиотек, разработанных для данной платформы, а также портированные популярные приложения Word, Excel, Macromedia Flash Player.

eCos

Открытая операционная система реального времени от фирмы RedHat - известного разработчика Linux-дистрибутивов. Поддерживаются 32-х битные процессоры с MMU (Memory Management Unit) различных архитектур: ARM, PowerPC, MIPS, x86. Отличается высокой степенью конфигурируемости (более 300 параметров), имеется встроенная поддержка TCP/IP стека и файловой системы для NOR и NAND флеш памяти. eCos не требует лицензионных отчислений, также осуществляется платная техническая поддержка, которая включает адаптированные варианты eCos для современных процессоров.

RTAI

Расширения реального времени, основанные на ядре Linux и разработанные в традициях некоммерческого ПО. Данную операционную систему реального времени характеризует малая степень задержки и высокая предсказуемость, размещенная внутри обычного Linux окружения. В RTAI доступны все функции Linux (доступ к TCP/IP сервисам, графическим системам, системам баз данных) с добавлением функций индустриальной ОС реального времени. Использование концепции аппаратной абстракции (HAL) минимизирует зависимость от ядра, что позволяет легко переносить RTAI на новые версии Linux. RTAI представляет Linux фоновой задачей, которая запускается в период отсутствия активности реального времени. Применение RTAI дает возможность получить характеристики жесткого реального времени не хуже, чем у популярных коммерческих ОСРВ, таких как QNX и VxWorks.

ThreadX

Операционная система реального времени от GreenHills. Обладает поддержкой TCP/IP, графики и файловых систем. Ядро данной ОС имеет очень низкие требования к памяти: в минимальной конфигурации ему необходимо менее 4кБ. ОС предоставляет встраиваемым ARM-приложениям очень быстрые программные таймеры и механизмы снижения количества переключений контекста. Комплексно поддерживаются GHS-оптимизирующие компиляторы и среда разработки MULTI. Данная ОС специально оптимизирована для работы на 32х разрядных процессорах ARM.

FreeRTOS

Портируемая, свободная (GPL) ОС реального времени для встраиваемых устройств. Является меньшей и более простой альтернативой для приложений, нуждающихся в ОСРВ, в тех случаях, когда eCOS или встраиваемый Linux (или Real Time Linux) слишком велики, не подходят либо просто недоступны. FreeRTOS работает на архитектурах ARM7, ARM9, HCS12, MSP430, AVR32. Поддержка TCP/IP обеспечивается либо через стек от uIP software, либо с использованием аппаратного TCP/IP сопроцессора Wiznet.

VxWorks

Одна из лучших реализаций коммерческой операционной системы реального времени от компании Wind River Systems. Относится к классу операционных систем жесткого времени и предоставляет наиболее обширный список возможностей: многозадачное ядро с вытесняющим планировщиком, быстрый отклик на прерывания, средства межпроцессного взаимодействия и синхронизации, файловую подсистему, стек протоколов TCP/IP. Стоит отметить, что эту операционную систему используют космические зонды Spirit и Opportunity, аппарат Mars Reconnaissance Orbiter, авиалайнеры Boeing 787, она применяется в системах интерфейсов BMW iDrive.

DSP/Bios

DSP/BIOS - масштабируемое многозадачное ядро для семейства TMS320 от Texas Instruments, работающее в режиме реального времени. Поддержка данного ядра включена в интерактивную среду разработки Code Composer Studio и включает в себя графический просмотрщик объектов ядра и средства анализа в режиме реального времени, особенно сфокусированные на отладке и настройке многозадачных приложений. DSP/BIOS не требует оплаты соглашений об использовании.

OSEK/VDX

Промышленный стандарт открытой архитектуры для распределенных блоков управления в транспортной технике. Высокие однотипные расходы в разработке программного обеспечения и несовместимость блоков управления из-за различных интерфейсов и протоколов послужило целью принятия данного стандарта. Операционная система создана усилиями европейских производителей, таких как BMW, Bosch, Siemens, Volkswagen и Daimler. ОС OSEK оперирует такими объектами, как задачи, события, ресурсы. Отличительная особенность данной ОС - концепция класса соответствия, обусловленная двумя типами задач, и два уровня обработки прерываний.

Операционная система соответствует спецификациям встраиваемых операционных систем, поддерживает телекоммуникационный стек и протокол сетевого управления для автомобильных систем. Многие производители, такие как Metrowerks и GreenHills, включили данную операционную систему в состав своих отладочных средств. OC OSEK поддерживает следующие типы встраиваемых микроконтроллеров: HC08, HC12, 683XX, MCore, Motorola PowerPC.

VisualDSP++ Kernel (VDK)

Нетребовательное к ресурсам ядро реального времени VDK используется для эффективного управления системными ресурсами в среде многозадачного приложения. Оно включает возможности управления и планирования ресурсами, специфичные для адресации памяти и временных ограничений при программировании сигнального процессора. Отличительная особенность данной операционной системы - масштабируемость. Если приложение не использует какое-либо свойство, то реализация этого свойства исключается. VDK является подключаемой библиотекой и интегрировано в среду разработки VisualDSP++, в которой поддерживается широкий спектр цифровых сигнальных процессоров от Analog Devices: Blackfin, SHARC и Tiger SHARC.

Встроенные ОС, планировщики, интерфейсы и расширения реального времени, используемые в проектах компании

В качестве примеров использования Embedded Linux OS можно рассматривать следующие выполненные нами проекты: