uclinux與ucos區(qū)別

uclinux的進(jìn)程調(diào)度沿用了linux的傳統(tǒng)，系統(tǒng)每隔一定時(shí)間掛起進(jìn)程，同時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生快速和周期性的時(shí)鐘計(jì)時(shí)中斷，并通過調(diào)度函數(shù)(定時(shí)器處理函數(shù))決定進(jìn)程什么時(shí)候擁有它的時(shí)間片。然后進(jìn)行相關(guān)進(jìn)程切換，這是通過父進(jìn)程調(diào)用fork函數(shù)生成子進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)的。

uclinux系統(tǒng)fork調(diào)用完成后，要么子進(jìn)程代替父進(jìn)程執(zhí)行(此時(shí)父進(jìn)程已經(jīng)sleep)，直到子進(jìn)程調(diào)用exit退出;要么調(diào)用exec執(zhí)行一個(gè)新的進(jìn)程，這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生可執(zhí)行文件的加載，即使這個(gè)進(jìn)程只是父進(jìn)程的拷貝，這個(gè)過程也不可避免。當(dāng)子進(jìn)程執(zhí)行exit或exec后，子進(jìn)程使用wakeup把父進(jìn)程喚醒，使父進(jìn)程繼續(xù)往下執(zhí)行。

uclinux由于沒有mmu管理存儲(chǔ)器，其對(duì)內(nèi)存的訪問是直接的，所有程序中訪問的地址都是實(shí)際的物理地址。操作系統(tǒng)隊(duì)內(nèi)存空間沒有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程實(shí)際上共享一個(gè)運(yùn)行空間。這就需要實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，也導(dǎo)致了用戶程序使用的空間可能占用到系統(tǒng)內(nèi)核空間，這些問題在編程時(shí)都需要多加注意，否則容易導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

由上述分析可以得知，uc/os內(nèi)核是針對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，相對(duì)簡單，可以滿足較高的實(shí)時(shí)性要求。而uclinux則在結(jié)構(gòu)上繼承了標(biāo)準(zhǔn)linux的多任務(wù)實(shí)現(xiàn)方式，僅針對(duì)嵌入式處理器特點(diǎn)進(jìn)行改良。其要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性效果則需要使系統(tǒng)在實(shí)時(shí)內(nèi)核的控制下運(yùn)行，rt-linux就是可以實(shí)現(xiàn)這一個(gè)功能的一種實(shí)時(shí)內(nèi)核。

文件系統(tǒng)

所謂文件系統(tǒng)是指負(fù)責(zé)存取和管理文件信息的機(jī)構(gòu)，也可以說是負(fù)責(zé)文件的建立、撤銷、組織、讀寫、修改、復(fù)制及對(duì)文件管理所需要的資源(如目錄表、存儲(chǔ)介質(zhì)等)實(shí)施管理的軟件部分。

uc/os是面向中小型嵌入式系統(tǒng)的，如果包含全部功能(信號(hào)量、消息郵箱、消息隊(duì)列及相關(guān)函數(shù))，編譯后的uc/os內(nèi)核僅有6~10kb，所以系統(tǒng)本身并沒有對(duì)文件系統(tǒng)的支持。但是uc/os具有良好的擴(kuò)展性能，如果需要的話也可自行加入文件系統(tǒng)的內(nèi)容。

uclinux則是繼承了linux完善的文件系統(tǒng)性能。其采用的是romfs文件系統(tǒng)，這種文件系統(tǒng)相對(duì)于一般的ext2文件系統(tǒng)要求更少的空間?？臻g的節(jié)約來自于兩個(gè)方面，首先內(nèi)核支持romfs文件系統(tǒng)比支持ext2文件系統(tǒng)需要更少的代碼，其次romfs文件系統(tǒng)相對(duì)簡單，在建立文件系統(tǒng)超級(jí)塊(superblock)需要更少的存儲(chǔ)空間。romfs文件系統(tǒng)不支持動(dòng)態(tài)擦寫保存，對(duì)于系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)保存的數(shù)據(jù)采用虛擬ram盤的方法進(jìn)行處理(ram盤將采用ext2文件系統(tǒng))。

uclinux還繼承了linux網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的優(yōu)勢，可以很方便的支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)且內(nèi)嵌tcp/ip協(xié)議，這為uclinux開發(fā)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備提供了便利。

由兩種操作系統(tǒng)對(duì)文件系統(tǒng)的支持可知，在復(fù)雜的需要較多文件處理的嵌入式系統(tǒng)中uclinux是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。而uc/os則主要適合一些控制系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)的移植

嵌入式操作系統(tǒng)移植的目的是指使操作系統(tǒng)能在某個(gè)微處理器或微控制器上運(yùn)行。UC/OS和uClinux都是源碼公開的操作系統(tǒng)，且其結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)便于把與處理器相關(guān)的部分分離出來，所以被移植到新的處理器上是可能的。以下對(duì)兩種系統(tǒng)的移植分別予以說明。

(1)uC/OS的移植

要移植uC/OS，目標(biāo)處理器必須滿足以下要求：

處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼，且用C語言就可以打開和關(guān)閉中斷;

*處理器支持中斷，并能產(chǎn)生定時(shí)中斷;

*處理器支持足夠的RAM(幾KB)，作為多任務(wù)環(huán)境下的任務(wù)堆棧;

*處理器有將堆棧指針和其它CPU寄存器讀出和存儲(chǔ)到堆?；騼?nèi)存中的指令。

在理解了處理器和C編譯器的技術(shù)細(xì)節(jié)后，uC/OS的移植只需要修改與處理器相關(guān)的代碼就可以了。具體有如下內(nèi)容：

*OS_CPU.H中需要設(shè)置一個(gè)常量來標(biāo)識(shí)堆棧增長方向;

*OS_CPU.H中需要聲明幾個(gè)用于開關(guān)中斷和任務(wù)切換的宏;

*OS_CPU.H中需要針對(duì)具體處理器的字長重新定義一系列數(shù)據(jù)類型;

*OS_CPU_A.ASM需要改寫4個(gè)匯編語言的函數(shù);

*OS_CPU_C.C需要用C語言編寫6個(gè)簡單函數(shù);

*修改主頭文件INCLUDE.H，將上面的三個(gè)文件和其它的頭文件加入。

(2)uClinux的移植其實(shí)，

uClinux是Linux針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的一種改良，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜;相對(duì)uC/OS，uClinux的移植也復(fù)雜得多。一般而言，要移植uClinux，目標(biāo)處理器除了應(yīng)滿足上述uC/OS應(yīng)滿足的條件外，還需要具有足夠容量(幾百KB以上)外部ROM和RAM。

uClinux的移植大致可以分為3個(gè)層次。

*結(jié)構(gòu)層次的移植。如果待移植處理器的結(jié)構(gòu)不同于任何已經(jīng)支持的處理器結(jié)構(gòu)，則需要修改linux/arch目錄下相關(guān)處理器結(jié)構(gòu)的文件。雖然uClinux內(nèi)核代碼的大部分是獨(dú)立于處理器和其體系結(jié)構(gòu)的，但是其最低級(jí)的代碼也是特定于各個(gè)系統(tǒng)的。這主要表現(xiàn)在它們的中斷處理上下文、內(nèi)核映射的維護(hù)、任務(wù)上下文和初始化過程都是獨(dú)特的。這些例行程序位于lunux/arch/目錄下。由于Linux所支持體系結(jié)構(gòu)的種類繁多，所以對(duì)一個(gè)新型的體系，其低級(jí)例程可以模仿與其相似的體系例程編寫。

*平臺(tái)層次的移植。如果待移植處理器是某種uClinux已支持體系的處理器，則需要在相關(guān)體系結(jié)構(gòu)目錄下建立相應(yīng)目錄并編寫相應(yīng)代碼。如MC68EZ328就是基于無MMU的m68k內(nèi)核的。此時(shí)的移植需要?jiǎng)?chuàng)建的linux/arch/m68knommu/platform/MC68EZ328目錄下，并在其下編寫跟蹤程序(實(shí)現(xiàn)用戶程序到內(nèi)核函數(shù)的接口等功能)、中斷控制調(diào)度程序和向量初始化程序等。

*板級(jí)移植。如果所用處理器已被uClinux支持，就只需要板級(jí)移植了。板級(jí)移植需要在linux/arch/?platform/中建立一個(gè)相應(yīng)板的目錄，再在其中建立相應(yīng)的啟動(dòng)代碼crt0_rom.s或crt0_ram.s和鍵接描述文檔rom.ld或ram.ld就可以了。板級(jí)移植還包括驅(qū)動(dòng)程序的編寫和環(huán)境變量設(shè)置等內(nèi)容。

結(jié)語

通過對(duì)uC/OS和uClinux的比較可以看出，這兩種操作系統(tǒng)在應(yīng)用方面各有優(yōu)劣。uC/OS占用空間少、執(zhí)行效率高、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，且針對(duì)新處理器的移植相對(duì)簡單。UClinux則占用空間相對(duì)較大，實(shí)時(shí)性能一般，針對(duì)新處理器的移植相對(duì)復(fù)雜。但是，uClinux具有對(duì)多種文件系統(tǒng)的支持能力、內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，可以借鑒Linux豐富的資源，對(duì)一些復(fù)雜的應(yīng)用，uClinux具有相當(dāng)優(yōu)勢。例如，CISCO公司的2500/3000/4000路由器就是基于uClinux操作系統(tǒng)開發(fā)的?？傊僮飨到y(tǒng)的選擇是由嵌入式系統(tǒng)的需求決定的。簡單地說就是，小型控制系統(tǒng)可充分利用uC/OS小巧且實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)勢;如果開發(fā)PDA和互聯(lián)網(wǎng)連接終端等較和為復(fù)雜的系統(tǒng)，則uClinux是不錯(cuò)的選擇。