王腾飞

摘  要：随着信息技术的发展与进步，人类社会已经进入了数字化时代，人们的生产生活方式也极大的发生了改变。嵌入式实时操作系统是信息技术的一种，其广泛应用于我们的生产生活中，并且随着现代信息技术的发展，嵌入式实时操作系统也不断改进与发展。文章对嵌入式实时操作系统进行介绍，从其结构与特点方面进行论述，并对其在现阶段的主要应用场景进行介绍，最后对嵌入式实时操作系统未来的发展趋勢进行判断和论述，以促进嵌入式实时操作系统未来的应用和发展。

关键词：嵌入式实时操作系统;现状;发展趋势

中图分类号：TP316.2 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）36-0066-02

Abstract： With the development and progress of information technology， human society has entered the digital age， and people's work and life styles have also changed greatly. Embedded real-time operating system is a kind of information technology， which is widely used in our production and life. With the development of modern information technology， embedded real-time operating system is also constantly improved and developed. This paper introduces the embedded real-time operating system， discusses its structure and characteristics， introduces its main application scenarios at this stage， and finally judges and discusses the future development trend of embedded real-time operating system， so as to promote the future application and development of embedded real-time operating system.

Keywords： embedded real-time operating system; status quo; development trend

引言

信息产业随着经济的增长而发展，已经成为了先进领域，对计算机嵌入式实时操作系统的研究及分析已经成为了一项重要研究。嵌入式实时操作系统最早出现于上世纪70年代，经过多年的发展，其技术已经越来越完善，系统也越来越稳定，并且应用也越来越广泛。近年来随着物联网技术、5G信息技术以及人工智能技术的应用，嵌入式实时操作系统以其独特的优势融入其中，在各个层面获得了极大的发展。其不仅可以有效降低成本，而且结构简单，使用方便，非常适合各种应用场景。嵌入式实时操作系统最大的特点是专业性强，即每一个芯片都是一个独立的系统，系统相互之间可以存在联系，但是独立性更强。

1 嵌入式实时操作系统概述和特点

1.1 嵌入式实时操作系统的概述

嵌入式实时操作系统与通用计算机系统是现代计算机的两大种类，相比于通用计算机系统，嵌入式实时操作系统更为小巧和简单。其主要是在一个ROM中写入一个控制程序作为一个嵌入式的处理其控制板。该控制板可以放入各种设备中，实现对设备的控制和监视，比如工厂的自动化机械生产设备、智能家用电器等设备中。嵌入式实时操作系统在我们的生产生活中应用广泛，是很多智能家电与自动化机械设备的核心控制部件，因为他相对独立，因此可以单独进行批量生产，然后与其他部件进行组装即可应用。嵌入式实时操作系统是以应用为中心，以现代计算机技术为基础，能够根据用户需求，比如：功能、可靠性、成本、体积、功耗以及环境等不同的要求，灵活裁剪的软硬件模块专用计算机系统。硬实时系统对时间及质量的要求严格，而软实时系统更注重完成任务的效率，以高效率为标准，同时要求时间能有一定的灵活性。嵌入式实时操作系统是嵌入式操作系统的重要部分，类似于公关部门，能及时关注外部情况并且给予相应的回应。

1.2 嵌入式实时操作系统的特点

由于不同的应用与设备的功能不同，其对于嵌入式实时操作系统的要求也不同，因此嵌入式实时操作系统需要独立进行设计，相比于通用计算机系统，并不受到国外的限制，因此在我国发展较为具有优势。总体来说，嵌入式实时操作系统主要有以下的特点：

（1）专业性：嵌入式实时操作系统是需要根据用户需求与硬件功能独立进行软件设计的，因此其具有专业性强的特点，不同的系统与设备不存在通用性，非常具有独立性和专业性。

（2）可裁剪性：嵌入式实时操作系统需要适应各种硬件设备的使用需求，在有限的芯片面积上实现更多可能性，因此要具有可裁减性，以便根据用户的需求对其功能进行缩减或增加，适应更多的需求。

（3）可靠性：嵌入式实时操作系统应用广泛，很多设备应用在无人值守的场合，因此需要较高的可靠性，以保证其可以持续稳定的提供服务，避免出现故障与问题，造成较为严重的损失，以保证设备的质量和更广泛的应用。

（4）能耗低：嵌入式实时操作系统广泛应用在小型可移动设备中，为了保证设备的应用时间和使用效率，因此嵌入式实时操作系统应尽量降低能耗，提高设备的续航能力。

（5）存储量小：嵌入式实时操作系统在小型电子设备中应用广泛，无法配备质量较大的大容量存储器，主要使用闪存等小容量存储器，因此其存储量较小。

（6）实时灵活：随着物联网的应用，智能家具等广泛采用了嵌入式实时操作系统，这要求嵌入式实时操作系统可以及时对指令做出反馈，并且准确执行控制指令。

（7）开发不便：嵌入式实时操作系统无法自我完善和升级，需要使用通用計算机辅助完成，且需要专门的开发工具和环境。

1.3 嵌入式实时系统的性能指标

嵌入式实时系统的稳定性、安全性、实时性、可靠性、成熟度等均为其性能评价指标。实时系统的稳定性，顾名思义，就是看系统在运行时间长时是否会出现异常，能否维持稳定。安全性说的是这个系统能否保障自身安全，在外部侵扰时做出及时防御。嵌入式实时系统的重要特点就是它的实时性，体现的是系统对外部事件回应的及时性，为了确定其能力是否到位，有多方面的因素可以提供。确定一个系统是否可靠，就是看其在遇到一些不确定因素时还能否保持正常运行，若其运行能力强，则具有可靠性。

1.4 嵌入式实时操作系统的结构

模块结构，是最简单的结构化设计，可分成几大管理板块：设备管理板块、存储器管理板块、文件管理板块、处理器管理板块。文件管理模块建立在存储器设备上，嵌入式实时操作系统可以用软件的形式表明且能径直看出计算机的硬件组合。

层次结构，是由模块的集合组成的，整个系统模块分类的基础上有层次结构。

嵌入式实时系统不仅可以分为如此两个结构，还可以根据模块之间的调用方式进行分类，单内核、微核即为两种不同的调用方式。

2 嵌入式实时操作系统应用现状

随着信息技术与人工智能技术的发展，物联网的完善以及应用，嵌入式实时操作系统也又一次迎来了较大的发展机遇。目前嵌入式实时操作系统主要应用于以下方面：

2.1 嵌入式实时操作系统在交通管理和汽车中的应用

随着我国经济持续的高速增长，近年来我国的汽车保有量逐年上升，城市交通拥堵问题越来越严重，对城市生活的影响也越来越大。将嵌入式实时操作系统应用在汽车与交通管理之中，与物联网技术进行有效的融合，可以实现真正的智慧交通。对城市交通流量进行实时分析，及时将信息传递给车主，合理规划行程，缓解城市交通的紧张情况。不仅可以有效的降低人工的劳动成本，而且信息的传递与管理也更为高效。此外，嵌入式实时操作系统应用在汽车之中，可以实现对车辆的综合管理，尤其是对车辆电源的管理更为科学合理，不仅可以节约汽车的能耗，而且可以延长电池的使用寿命。

2.2 嵌入式实时操作系统在工业控制方面的应用

工业化发展是人类最伟大的进步之一，其极大的提高了人类的生产力，随着第三次工业革命进入尾声，第四次工业革命呼之欲来，人们对第四次工业革命充满了憧憬。而中国智造是我国对于第四次工业革命的目标与努力方向。在中国智造的实现过程中，嵌入式实时操作系统必不可少，目前已经出现了多种智能工业机器人的应用，其有赖于嵌入式实时操作系统的高效应用。在工业控制中，嵌入式实时操作系统有其独特的优势，与人工智能相结合也是未来中国智造实现的重要基础之一。

3 嵌入式实时操作系统发展趋势

（1）系统化：随着嵌入式实时操作系统的应用越来越广

泛，其功能类型与需求种类也越来越多样化，其结构形式与开发也越来越复杂，随着实际需求的提高，对嵌入式的开发也提出了更高的要求，但是嵌入式实时操作系统不能自我完善和改进。因此嵌入式实时操作系统的开发工具将向着系统化的方向不断发展，以更适应嵌入式实时操作系统的开发需求。比如WindowCE配备的开发工具为EmbeddedVC++，我国中科院开发的Hopen嵌入式操作系统等。

（2）生活化：如今，应用嵌入式实时操作系统的设备、家电与工具已经进入了千家万户的生活之中，为了提高其可操作性与实用性，对嵌入式实时操作系统的操作越来越傻瓜化、生活化。比如语音输入、手写输入等操作方式的应用。随着社会的进一步发展，嵌入式实时操作系统的设计将会越来越靠近生活，为人们的生活提供极大的便利。

（3）网络化：当今社会是网络社会，尤其是随着5G通讯技术的成熟以及物联网的逐步实施，万物互联已经开始逐渐实现，嵌入式实时操作系统作为我们生活中常用的设备与工具，与网络化进行结合成为势在必行的发展趋势。现阶段，新型的嵌入式实时操作系统已经开始支持网络连接，网络化是未来的发展趋势之一。

（4）精简化：随着信息技术与制造技术的进步与发展，嵌入式实时操作系统将以越来越精简的结构在更小的芯片体积上实现越来越多功能的集合，降低生产成本的同时提高其功能性。

4 结束语

随着信息技术的深化发展，科学技术水平的不断提高，人工智能技术、物联网技术、设计技术与原型技术以及5G通信技术的成熟和应用，计算机技术的应用范围越来越广泛，嵌入式技术也将获得更为广阔的发展和应用前景，拥有极高的市场地位成为可能。嵌入式实时操作系统的结构简单，功能丰富，在人类的生产生活中发挥了极大的作用，有利于促进社会的发展进步，未来也必创造更大的价值，做出更大的贡献。当然，不仅要展望其前景，还要不断加深对它的研究，充分发挥它的优势，确保其先进性。

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