微控制器MCU常用RTOS盘点——上海肩并肩科技

      微操控器（MCU）广泛应用在各行各业，如各式家电、工业自动化，即时操控、材料收集等范畴，为因应工控所需的即时（Realtime）操控、疾速回答等需求，因而MCU大多搭载RTOS（即时作业系统）运作。跟着物联网的鼓起，软体业也为RTOS参加物联网的成分，以提早卡位物联网的核心软体商场。 

　主打嵌入式应用的中高阶RTOS

　　RTOS的种类繁多，主要设计给基于MPU或MCU的嵌入式系统所使用。例如MPU等级专用的有Integrity、QNX、VxWorks等功能强大之 RTOS；至于体积较小巧，主要支援MCU等级为主的RTOS，则有Nucleus、ThreadX、Unison OS、ucOS II/III等等。

　　主打MCU应用的商用RTOS

　　中低阶RTOS部分，主要是把软体功能极尽精简到MB甚至KB等级，使整个OS与主要应用程式，均可以塞入MCU里的ROM/EEPROM/Flash。由于MCU应用的领域更加广泛，其软体必须力求更加精简，因此MCU专用的RTOS大多具备非常高度模组化的架构，从核心、驱动程式、档案系统、周边 I/O、网路支援等，都可以量身订作，以利产品快速上市。

　　商用的RTOS有些会提供原始码给授权客户，而开源的RTOS则更能自由使用，让开发人员可以编译出程式码最小、最佳化的执行环境。 

　　由于各芯片厂所推出的MCU产品／开发板，都会有其对应的OS与IDE（整合软体开发环境），但这些OS与软体开发环境可能只适用于该厂的MCU产品，因此第三方软体厂商，就开发出跨芯片／跨硬体平台的OS与IDE，让开发人员不须因为换了硬体平台，软体就必须全部改写。

　　目前MCU OS/IDE市场占有率最高的，大多是软体公司所推出商用RTOS（搭配各厂商的MCU产品），然随着ARM推出Cortex-M、Cortex-R等指令集架构，进军可穿戴与物联网应用市场，使得ARM架构（采开源码）的RTOS开始有提升的趋势。

　　之前推出的Nucleus，采Microkernel设计，号称有30亿个设备导入，优势是核心长度可以小至2KB，且开发人员不需要撰写嵌入式设备专用BSP（开发板支援套装软体），因此被广泛应用到消费性电子、移动设备、车用电子、智能能源、医疗仪器、工业／工控等领域。

　　早期采用联发科MT6217芯片的大陆山寨、白牌、双卡2G手机，就是执行Nucleus RTOS。该RTOS支援ARM、MicroBlaze、MIPS、Nios II、Power、SuperH、XScale等嵌入式MCU架构。

    新版VxWorks 7则瞄准IoT所需要的可扩充性、安全性、连接性、绘图能力、虚拟化等做强化，而全功能的VxWorks微核心长度只要20KB。VxWorks广受科技业界的采用，登陆火星的Curiosity（好奇号）便采用VxWorks。该RTOS支援Intel x86（包含Quark SoC与x86-64）、MIPS、PowerPC、SH-4、ARM等CPU/MPU架构。

　　ARM MCU促使开源RTOS兴起

　　近年来由于ARM架构的处理器横扫全球智能移动设备（手机／平板）市场，除了搭配各MCU/MPU硬体平台所推出的商用RTOS/IDE之外，为进军物联网与可穿戴的MCU级应用，ARM推出Cortex-M与Cortex-R的指令集架构，搭配开源的OS/IDE来抢占MCU的应用市场。

　　例如ARM推出的mbed OS与相关开发环境，便着重于嵌入式设备与IoT的应用，具备连接性、高效率、安全性、生产力的OS，搭配其mbed-rtos函式库，亦可做为RTOS的应用。该mbed开发环境，可开发出智能家庭、智能城市、可穿戴等应用产品。

　　此外，坊间针对ARM平台所推出的开源RTOS/IDE很多，例如FreeRTOS、uKOS-II、Atomthreads、BeRTOS社群版、 ChibiOS/RT、CoActionOS、eCos、Embox、Erika Enterprise/RT-Druid、Keil （ARM） RTX、Lepton、nOS、Nut/OS、NuttX、RIOT、RT-Thread、TI-RTOS-KERNEL（SYS/BIOS）、TNeo 等等，让开发人员有更多的选择。

　　其他专用MCU的非即时OS概述

　　此外，也有许多针对MCU设计的开源OS （非RTOS），但同样具有体积小的特性，有些是针对IoT的WSN（无线传感网路）应用，例如Contiki OS、TinyOS。而有些则具备一般桌上型图形化使用界面（GUI），例如SymbOS、Wheels OS等。

　　Contiki OS是一套开源的微型OS，可应用在Atmel ARM/AVR、LPC、PIC32、TI MSP430/CC2430/2538/2630/2650、STM32W等MCU做IoT应用，也可在博物馆级的8位电脑（Apple II、Atari、Commodore等）做上网连线、甚至在骨灰级游乐器（Atari Jaguar、Game Boy/Advance、GP32、任天堂红白机、PC Engine等）上执行。

　　至于SymbOS，则是一套能在8位Z80 CPU （如MSX、Amstrad）的古董电脑上执行之免费多媒体图形作业系统，赋予如Windows 95般的操作画面，让旧电脑回春。

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