【MicroPython】几个嵌入式操作系统介绍

suoma

【MicroPython】几个嵌入式操作系统介绍 [复制链接]

接前一篇帖子https://bbs.eeworld.com.cn/thread-489571-1-1.html
目前我所知道的嵌入式系统有Raw-os、Ucos、freeRTOS、MQX、trochili等
Row-os介绍见论坛https://bbs.eeworld.com.cn/thread-418007-1-1.html
这里要说明Row-os和trochili为国产系统，先比较一下Row-os和ucos的区别，raw os 在中低端cpu 上速度和体积都是精心优化过的，特别是在cortex-m 系列的cpu 上具有很大的优势。

FreeRTOS是一个迷你的实时操作系统内核。作为一个轻量级的操作系统，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、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。
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μC/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8.2.3版。不同于μC/OS-II，FreeRTOS对系统任务的数量没有限制，既支持优先级调度算法也支持轮换调度算法，因此FreeRTOS采用双向链表而不是采用查任务就绪表的方法来进行任务调度。
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。
MQX是freescale公司技术支持的操作系统，MQX 实时操作系统设计用于单一处理器、多处理器和分布式处理器等形式的嵌入式实时系统。 Freescale 半导体公司成功地搭载MQX 操作系统软件平台用于ColdFire 和PowerPC 系列微处理器。相比于最初发布的MQX 软件，Freescale MQX 软件更易于配置和使用。现在单一发布版本就包含了MQX 操作系统外加其它所有软件组件来支持特定的微处理器。 MQX 是一个运行时函数库，程序用它来实现实时多任务应用。其主要特征为：大小可裁剪、面向组件的架构和便于使用。 MQX 支持多处理器应用，并且可用于灵活配置嵌入式输入/输出产品，如网络、数据通讯和文档管理等。
MQX与linux相比，内核精简、实时性高、效率高，更适于医疗电子、工业控制等领域。与ucos相比，大小接近，但MQX维护团队更强大，提供了众多驱动。
TROCHILI是一个开源的、高度可移植的R丁OS，采用C语言开发，可移植性非常好，支持多任务、多优先级、抢占式调度。对硬件的要求极低，适用于存储器资源受限的嵌入式单片机系统，典型的配置下((TROCHILI)只占用约2-5Kbytes的RAM以及10-15Kbytes的Flash存储器。TROCHILI是开源的RTOS，适用于APACHE2协议，即可以任意修改和发布，无需任何版权费用。英文名称TROCHILI取善鸣的小鸟之意，意味着体积小巧、动作灵敏。主要特点如下:
支持抢占式调度多任务模型
支持最多有32个任务优先级，多个任务可以拥有同优先级
不同优先级任务采用优先级调度，相同优先级任务问采用时间片调度
支持用户回调定时器和任务定时器。操作系统内置用户定时器守护线程
支持常见IPC机制，semaphore, mailbox, message, mutex, event
充分总结各种机制的共性和特性，基于通用IPC控制结构和操作流程，做了完整简洁的实现紧急消息操作优先普通消息操作
可配置的IPC调度机制，支持FIFO和LIFO两种方式的线程阻塞队列。
大量API支持在ISR中调用
开放源代码。代码规范简洁，注释完备，并提供十分详尽的中文注释
这些系统官网都有对相应cortex-M的支持的安装包

dcexpert

FreeRTOS可以用于MicroPython吗？

辛昕

然后呢，和micropython有几毛钱关系？

辛昕

我会告诉你们github上的elua,其实已经和一个操作系统没啥不一样了么

Onsunsl

我觉得也是，MicroPython和os之间的关系，就目录来说没有半毛钱关系
os在flash或没有mmu的cpu来说没有太多意义。
我的理解MicroPython = 裸CPU + FS + Py解释器
加个os可能可能实现pythread，但是。。。。
fs + py解释本身就很大了，加再一个os更是慢。

suoma

dcexpert 发表于 2016-5-16 11:03
FreeRTOS可以用于MicroPython吗？

TROCHILI官网有支持M4的安装包，freeRTOS不知道

辛昕

Onsunsl 发表于 2016-5-16 21:57
我觉得也是，MicroPython和os之间的关系，就目录来说没有半毛钱关系
os在flash或没有mmu的cpu来说没有太多 ...

非常精辟,欣赏这种说法。

事实上，os也不是非要MMU。MMU一般是对于linux这类大型通用os才需要。但说实在的，别说uclinux这种不需要mmu的裁剪linux已经不再更新，当然也有人把它移植到普通stm32f103上。
但是这里有个必要性的问题。

对于资源紧缺的stm32这类单片机，当然你别跟我说M4 M7这种即将跨范围的变态神器。
就一般几十K ram的小片子，你搞个linux干嘛？
为了使用它的usb驱动？还是pci总线，要么是网卡驱动？
使用linux基本上，要么为了大量驱动，要么为了一些高级的程序库或者工具，如qt之类的。
问题是，你在stm32上面搞个usb我还能接受，搞个pci 搞个网卡？还是在tft上跑个qt？
至于么？
有这闲心，不如搞个arm9,11实在不行arm7也行啊，何必在这里折腾 cortex m?

所以，在单片机上跑linux，其实是个很蛋疼的事情。

然后说回其他的小os，这里主要指那几个最主流的RTOS.如 x-cos 或者 freertos之类的
这个其实还是比较靠谱的。开销不算太大。
M0的片子跑起来都不累。
但是有多少人跑这些OS为的是得到一个真正的多线程编程环境？
而根本不在意其他的，有几个人真正大胆的使用 heap 自动分配函数？
而说了半天的实时性，他奶奶的，它动不动给我delay个几十ms，还实时性个鸡蛋。
所以说，其实大多数人玩这个，就为了一个多线程。

于是又回到多线程这个问题。
其实多线程和多任务是两码事，当然很多人可能不太在意这种区别。
比如说如果你只是想要多任务，而不需要考虑存储空间的独立使用，你大可不必上ucos freertos，随随便便上protothread（即 Contiki里首创的pt thread）多好？
反正人家除了不能使用独立堆栈以外，抢占，多任务轮转洋洋精通。

最后说说python啥的，其实python我没玩多少，lua我相对熟悉点。
但从资料来看，这两者其实挺像的。
其实他们本身都是脚本语言，说白了，就是跟缩水版的 cmd shell之类的差不多。
至于后来它们具体应用了，多了很多东西那是另一码事。

比如说，elua，这货加了很多其他的私货，多到我都突然看不懂不知道从何下手移植。

至于它提供的多任务，它资料里都说明了，那不是真正意义上的多线程，说白了估计就是个类似pt的多任务。

然后，python也好，lua也好，它们不管是独立运行，还是嵌入其他语言，基本都是通过一个解释器和其他语言组合使用。
在某种意义上来说，其实这种解释器有时候看起来很像一个OS。
至于它到底需不需要配合另一个OS来用，怎么用，这其实都是没意义的问题。

就好像你在linux上跑shell，你不跑行不行啊？基本不行。因为是shell提供了和系统直接交互的通道。
但是在单片机上事情不太一样。
因为我们习惯了直接操作底层，所以，只要给我一个C编译器，直接上就行。
对于RTOS也是，是不是一定要让RTOS掌握MCU的分配权，还是仍然被你抓在MAIN函数里，在需要的时候你才加载OS然后卸载掉，这都看你想怎么玩，想象力丰富不丰富，对相应的组件了解深入不深入。

回应最后层主那句话：
python解释器本身就够大了，既然如前面所说，它加上其他第三方库很多时候就可以满足我们对一个系统的需求
多任务啊，动态内存分配啊，那你干嘛还要没事上一个RTOS啊？
如果你觉得这样麻烦，你直接上RTOS啊，干嘛要上py?