【正文】 許多嵌入式 Linux 提供商則是收取技術(shù)支持和服務(wù)的費(fèi)用，在國 內(nèi)，若公司的技術(shù)人員對(duì) Linux 有足夠的了解，則從價(jià)格的角度考慮，嵌。μc/OSⅡ 的商用許可證則是每種產(chǎn)品收取一次性的費(fèi)用。 (5) 價(jià)格、 技術(shù)支持和服務(wù) 由于中國 技術(shù)人員 工資比發(fā)達(dá)國家要低很多，因此在考慮嵌入式操作系統(tǒng)選擇時(shí)，需要考慮是采用開放源代碼技術(shù)自行開發(fā)還是購買現(xiàn)成的商用嵌入式操作系統(tǒng)的成本問題。對(duì)于新的嵌入式處理器，一般不會(huì)有商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)的支持。 (4) CPU 的種類 現(xiàn)在市場上的嵌入式 CPU 種類很多，各種嵌入式操作系統(tǒng)所支持的 CPU 也不都相同。從目前的情況看，商用嵌入式操作系統(tǒng)都有較好的開發(fā)工具支持，例如： Platform Builder集成開發(fā)環(huán)境都有很強(qiáng)大的功能。 (2) 實(shí)時(shí)性 嵌入式應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求是決定嵌入式操作系統(tǒng)的一個(gè)重要參考因素，如果要開發(fā)的嵌入式應(yīng)用有嚴(yán)格的硬實(shí)時(shí)要求， 則 應(yīng)考慮使用 傳統(tǒng)的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；如果要開發(fā)的嵌入式應(yīng)用并沒有嚴(yán)格的硬實(shí)時(shí)要求， 則 嵌入式 Linux 或許可以很好地滿足需求。 ⑩ 開放源碼， 豐富的軟件資源，廣泛的軟件開發(fā)者的支持，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)靈活，適用面廣。 ⑧ 針對(duì)嵌入式的存儲(chǔ)方案，提供實(shí)時(shí)版本和完善的嵌入式解決方案。 ⑥ 用戶可定制，可提供圖形化的定制和配置工具。 基于 Linux Embedded 的 TDCS 車站分機(jī)的研究與設(shè)計(jì) 14 ④ 提供嵌入式瀏覽器、郵件程序、 MP3 播放器、 MPEG 播放器、記事本等應(yīng)用程序。 ② 適用于不同的 CPU，支持多種體系結(jié)構(gòu)，如 X8 ARM、 MIPS、 ALPHA、 SPARC等。在不到一年的時(shí)間內(nèi)，紅旗公司先后推出了 PDA、機(jī)頂盒、瘦客戶機(jī)、交換機(jī)用的嵌入式 Linux 系統(tǒng)，并且投入了實(shí)際應(yīng)用。 Linux 現(xiàn)已成為嵌入式操作的理想選擇。 Linux 系統(tǒng)不僅能夠運(yùn)行于 PC 平臺(tái)，還在嵌入式系統(tǒng)方面大放光芒，在各種嵌入式 Linux OS 迅速發(fā)展的狀況下， Linux OS 逐漸形成了可與 Windows CE 等 EOS 進(jìn)行抗衡的局面。它起源于芬蘭一個(gè)名為 Linus Torvalds 的業(yè)余愛好，但是現(xiàn)在已經(jīng)是最為流行的一款開放源代碼的操作系統(tǒng)。當(dāng)然，在 Windows CE 系統(tǒng)中，所提供的 API 也可以隨具體應(yīng)用的需求而定。 ⑦ Windows CE 的 API 是 Win32 API 的一個(gè)子集，支持近 1500 個(gè) Win32 API。 ⑥ 256 個(gè)優(yōu)先級(jí)別。 ⑤ 更好的線程響應(yīng)能力。允許更高優(yōu)先級(jí)別的中斷首先得到響應(yīng)，而不是等待低級(jí)別的ISR 完成。廣泛支持各種通信硬件，亦支持直接的局域連接以及撥號(hào)連接，并提供與 PC、內(nèi)部網(wǎng)以及 Inter 的連接，還提供與 Windows 9x/NT 的最佳集成和通信。它還蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位 論文 13 具有很多高性能、高效率的操作系統(tǒng)特性，包括按需換頁、共享存儲(chǔ)、交叉處理同步、支持大容量堆（ heap）等。 Windows CE 的特點(diǎn)有： ① 具有靈活的電源管理功能，包括 睡 眠 /喚醒模式。 Windows CE 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：模塊化及可伸縮性、實(shí)時(shí)性能好，通信能力強(qiáng)大，支持多種 CPU。 Windows CE 具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于 Win32 應(yīng)用程序接口以及與處理器無關(guān)等特點(diǎn)。其中 CE 中的 C 代表袖珍（ Compact）、消費(fèi)（ Consumer）、通信能力（ Connectivity）和伴侶 （ Companion）； E 代表電子產(chǎn)品（ Electronics）。它是精簡的 Windows 95。其中 Palm 與 GPS 結(jié)合的應(yīng)用，不但可以作導(dǎo)航定位，還可以結(jié)合 GPS 作氣候的監(jiān)測、地名調(diào)查等。 Palm 應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，如：聯(lián)絡(luò)及工作表管理、電子郵件及互聯(lián)網(wǎng)通信、銷售人員及組別自動(dòng)化等等。為避免錯(cuò)誤地調(diào)用存儲(chǔ)器地址， Palm OS 規(guī)定，這一切都必須調(diào)用其內(nèi)存管理器里的 API 來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫是由一組記錄（ Records）和一些數(shù)據(jù)庫頭信息組成的。 Palm 的存儲(chǔ)器全部是可讀寫的快速 RAM，動(dòng)態(tài) RAM （ Dynamic RAM）類似于 PC 機(jī)上的 RAM，它為全局變量和其它不需永久保存的數(shù)據(jù)基于 Linux Embedded 的 TDCS 車站分機(jī)的研究與設(shè)計(jì) 12 提供臨時(shí)的存儲(chǔ)空間；存儲(chǔ) RAM（ Storage RAM）類似于 PC 機(jī)上的硬盤，可以永久保存應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。由上掌上電腦要求使用電源盡可能小，因此在 Palm OS的應(yīng)用程序中，如果沒有事件運(yùn)行，則系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)入半休眠（ Doze）的狀態(tài)；如果應(yīng)用程序停止活動(dòng)一段時(shí)間，則系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入休眠（ Sleep）狀態(tài)。 由于 Palm 產(chǎn)品的最大特點(diǎn)是使用簡便、機(jī)體輕巧，因此決定了 Palm OS 應(yīng)具有以下特點(diǎn)。在編寫程序時(shí)， Palm OS 充分考慮了掌上電腦內(nèi)存相對(duì)較小的情況，因此它只占有非常小 的內(nèi)存。在豐富的軟件支持下，基于 Palm OS 的掌上電腦功能得以不斷擴(kuò)展。 Palm 提供了串行通信 接口和紅外線傳輸接口，利用它可以方便地與其它外部設(shè)備通信、傳輸數(shù)據(jù)；擁有開放的 OS 應(yīng)用程序接口，開發(fā)商可根據(jù)需要自行開發(fā)所需的應(yīng)用程序。 嵌入式操作系統(tǒng)比較及選擇方案 目前，比較流行的三種嵌入式操作系統(tǒng)的比較 [7]： (1) Palm OS Palm 是 3Com 公司的產(chǎn)品，其操作系統(tǒng)為 Palm OS。所以車站分機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可裁剪，可伸縮的體系結(jié)構(gòu)。 (2) 實(shí)時(shí)性需求 必須提供與其它設(shè)備 進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的功能，所以該系統(tǒng)必須具有實(shí)時(shí)性 。其中，嵌入式操作系統(tǒng) 是整 蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位 論文 11 個(gè) 車站分機(jī)系統(tǒng) 的核心內(nèi)容。 TDCS 基層網(wǎng)主要由 兩部分設(shè)備組成： (1) 計(jì)算機(jī) 及 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ； (2) 車 站分機(jī)采集及控制設(shè)備 ； TDCS 基層網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示 基于 Linux Embedded 的 TDCS 車站分機(jī)的研究與設(shè)計(jì) 10 車站分機(jī)微機(jī)聯(lián)鎖車站采集設(shè)備無線車次號(hào)無線調(diào)度命令設(shè)備Router協(xié)議轉(zhuǎn)換器協(xié)議轉(zhuǎn)換器前一站 后一站車站值班員臺(tái)以太網(wǎng)NPC 圖 TDCS 基層網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì) 硬件 需求 在硬件結(jié)構(gòu)上，要采用開放式的設(shè)計(jì)，按模塊化的結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)，使其易維護(hù)、易擴(kuò)充、適用于大、中、小車站；在機(jī)型選擇上，應(yīng)考慮抗干擾、安全性和可靠性及性能價(jià)格比，一般主機(jī)選用工業(yè)控制機(jī)或高檔 PC 機(jī)。 TDCS 車站分機(jī) 系統(tǒng) 車站分機(jī) 系統(tǒng)功能 (1) 站場設(shè)備狀態(tài)采集 — 6502 車站：采集信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備的狀態(tài) — 微機(jī)聯(lián)鎖車站：接收聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)來的設(shè)備狀態(tài)信息 (2) 無線車次號(hào)的接收與轉(zhuǎn)發(fā) 車站分機(jī)通過串口通信，從無線車次地面轉(zhuǎn)接器接收無線車次信息。 第三層 基層信息采集系統(tǒng) 安裝在各車站，采用單局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，用來從信號(hào)設(shè)備及其它設(shè)備上采集有關(guān)列車運(yùn)行位置 、 列車車次號(hào) 、 信號(hào)設(shè)備狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，接收分局送來的各類信息，并將基層采集信息通過專用通信線路傳送到鐵路局。路局系統(tǒng)還具有接收鐵道部調(diào)度命令和向分局下發(fā)調(diào)度命令的功能。 全路三層 TDCS 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 圖 [1]，對(duì)此三層結(jié)構(gòu) 圖 的描述如圖 所示 圖 全路 TDCS 系統(tǒng) 三層 結(jié)構(gòu)圖 第一層 鐵道部調(diào)度指揮中心 全 路 TDCS 系統(tǒng)的核心由高性能的服務(wù)器 、 工作站 、 計(jì)算機(jī) 、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及相應(yīng)的軟件構(gòu)成，并通過專線與各鐵路局相 連，接收全國鐵路系統(tǒng)的各種實(shí)時(shí)信息與運(yùn)輸數(shù)據(jù)和資料，監(jiān)視各鐵路局主要干線 、 路局交接口 、 大型客站 、 編組站 、 樞紐 、 車站 、 區(qū)間的列車宏觀運(yùn)行狀態(tài) 、 運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 、 重點(diǎn)列車及車站的列車實(shí)際運(yùn)行位置和站 場狀 態(tài)顯示，并建有全國鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。 (10) 站場實(shí)際狀況、列 車運(yùn)行實(shí)際狀況歷史再現(xiàn) 。 (8) 列車實(shí)際 運(yùn) 行圖自動(dòng)生成 。 (6) 列車運(yùn)行方案實(shí)時(shí)調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)下達(dá) 。 (4) 列車運(yùn)行自動(dòng)采點(diǎn) 。 (2) 實(shí)現(xiàn)區(qū)段、站間的“兩個(gè)透明” 。 (7) 調(diào)度控制－集中化 (預(yù)留功能 ) 在調(diào)度集中區(qū)段， TDCS 系統(tǒng)可以做到幾百公里之外的 車站全部由調(diào)度所來集中控制，調(diào)度員在調(diào)度臺(tái)上便可直接控制車站的 聯(lián) 鎖設(shè) 備，進(jìn)行遠(yuǎn)程作業(yè)，可作到車站的無人值守，配以計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度，可以實(shí)現(xiàn)按圖排路，使整個(gè)運(yùn)輸調(diào)度工作跨上一個(gè)新臺(tái)階。 (5) 計(jì)劃調(diào)整－自動(dòng)化 針對(duì) 3 小時(shí)階段計(jì)劃的自動(dòng)調(diào)整，由計(jì)算機(jī)的自 動(dòng)調(diào)整替代調(diào)度員人工調(diào)整，特別是單線調(diào)度區(qū)段，極大地減輕了調(diào)度員的工作強(qiáng)度，調(diào)度員只要把握住幾個(gè)重點(diǎn)會(huì)讓策略，進(jìn)行人工干預(yù)，其他工作交給計(jì)算機(jī)來做就可以了。 (4) 信息交換－網(wǎng)絡(luò)化 調(diào)度員和車站值班員的信息交換全部采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，替代了原有的電話交流的模式，包括計(jì)劃的下達(dá)，到發(fā)點(diǎn)的上報(bào)，調(diào)度命令的下達(dá)等信息，采用電話下達(dá)的方式一方面工作強(qiáng)度大，另一方面容易造成誤報(bào)，錯(cuò)報(bào)的情況，網(wǎng)絡(luò)下達(dá)高速 、 準(zhǔn)確，很受調(diào)度員歡迎。 (2) 流程管理－程序化 通過詳細(xì)描述列調(diào)工作中的設(shè)備、規(guī)則、方式、流程等條件，由程序智能控制作業(yè)流程，規(guī)范作業(yè)過程管理。每班的運(yùn)行圖可打印輸出。 TDCS 系統(tǒng)特點(diǎn)： (1) 調(diào)度辦公－無紙化 行調(diào) 臺(tái)延續(xù)多年的一張圖 ,一只筆 ,一把尺 ,一塊像皮的工作模式將被現(xiàn)代化的 TDCS行調(diào)子系統(tǒng)所替代 ,調(diào)度員通過簡單的點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行線的自動(dòng)鋪畫 、 調(diào)整 、 下達(dá)階段計(jì)劃和調(diào)度命令等操作。 TDCS 以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、 數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基本技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車在車站和區(qū)間運(yùn) 行的實(shí)時(shí)監(jiān)視 ， 動(dòng)態(tài)調(diào)整、 自動(dòng)生成列車運(yùn)行三小時(shí)階段計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)列車調(diào)度命令的自動(dòng)下達(dá)和實(shí)際 運(yùn)行圖的自動(dòng)描繪；實(shí)現(xiàn)分界口交接列車數(shù)、列車運(yùn)行正點(diǎn)率、行車密度、早晚點(diǎn)原因、重點(diǎn)列車跟蹤等實(shí)時(shí)宏觀統(tǒng)計(jì)分析并形成相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)表；為各級(jí)調(diào)度人員提供列車的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，便于機(jī)車合理調(diào)配，提高運(yùn)輸能力和安全程度；顯示鐵路路網(wǎng)、沿線線路、車站、重要列車和救援列車分布等主要信息，為鐵路事故救援、災(zāi)害搶險(xiǎn)、防洪等提供決策參考。 第六章為雙機(jī)熱備系統(tǒng)可靠性與 可用 性， 介紹了 基本概念 ，并 利用馬爾可夫模型 對(duì)單機(jī)模式、 雙機(jī)系統(tǒng)的 主從模式和互備模式 的可靠性與可用性 給予 比較 驗(yàn)證。 第四章為 TDCS 車站分機(jī) 系統(tǒng) 軟件的設(shè)計(jì)， 基于車站分機(jī)的功能，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)串口通信模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊 及數(shù)據(jù)分析模塊 。 第二章為 TDCS 車站分機(jī)系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) ， 簡單介紹了 TDCS 系統(tǒng)的功能和 構(gòu)成 ， TDCS 系統(tǒng)中車站分機(jī)的的功能和 總體結(jié)構(gòu)及嵌入式操作系統(tǒng)比較和選 擇 。目前，大多數(shù)嵌入式 系統(tǒng)還孤立于 Inter 之外，但隨著 Inter 的發(fā)展以及 Inter 技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與 Inter 結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。 第四階段：以基于 Inter 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。 第三階段：通用的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段，以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。 第二階段：以嵌入式 CPU 為基礎(chǔ)、簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。應(yīng)用于一些專業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中 ，通過匯編語言編程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后清除內(nèi)存。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、 硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化及應(yīng) 用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn) [7]。 嵌入式 操作 系統(tǒng) 的 發(fā)展 嵌入式操作系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)（包括硬件、軟件系統(tǒng)）極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。輔助存儲(chǔ)器在嵌入式系統(tǒng)中很少使用，因此，嵌入式操作系統(tǒng)的文件 管理功能應(yīng)該能夠很容易地拆卸，而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng) 。 (7) 固化代碼。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運(yùn)行就不需要用戶過多的干預(yù)，這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的 EOS 具 有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。 (5) 提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持 TCP/IP 協(xié)議及其它協(xié)議，提供 TCP／ UDP／ IP／ PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的 MAC 訪問層接口，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口 。提供各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)接入 。 EOS 實(shí)時(shí)性一般較強(qiáng)，可用于各種設(shè)備控制當(dāng)中。開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。如微軟面向手機(jī)應(yīng)用的 Smart Phone 操作系統(tǒng)。 非實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)主要面向消費(fèi)類電子產(chǎn)品。 按實(shí)時(shí)性可分為兩類： 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)主要面向控制、通信等領(lǐng)域。常見的通用 型嵌入式操作系統(tǒng)有 Linux、 VxWorks、 Windows CE 等。 (2) 嵌入式操作系統(tǒng)的分類 嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。 EOS 負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)；它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。