什么是嵌入式操作系統？

嵌入式操作系統是一種專門的操作系統( OS )，旨在為非計算機的設備執行特定任務。嵌入式操作系統的主要工作是運行允許設備完成其工作的代碼。嵌入式操作系統還使運行在操作系統之上的軟件可以訪問設備的硬件。

嵌入式操作系統通常在嵌入式系統中工作。嵌入式系統是支持機器的計算機。它在更大的機器上執行一項任務。示例包括汽車中的計算機系統、交通燈、數字電視、ATM、飛機控制、銷售點 ( POS ) 終端、數碼相機、GPS 導航系統、電梯和智能電表。

包含嵌入式系統的設備網絡構成了物聯網。嵌入式系統在物聯網設備內部執行基本操作，例如在沒有人工交互的情況下通過網絡傳輸數據。

嵌入式操作系統如何工作？

嵌入式操作系統使嵌入式設備能夠在更大的系統中完成其工作。它與嵌入式系統的硬件通信以執行特定功能。例如，電梯可能包含一個嵌入式系統，例如微處理器或微控制器，使其了解乘客按下了哪些按鈕。在該系統上運行的嵌入式軟件是嵌入式操作系統。

與通用計算機的操作系統相比，嵌入式操作系統的功能有限。根據相關設備的不同，系統可能只運行一個嵌入式應用程序。但是，該應用程序可能對設備的運行至關重要。鑒于此，嵌入式操作系統必須可靠且能夠在內存和處理能力受限的情況下運行。

對于片上Raspberry PI系統，SD 卡充當設備的硬盤驅動器并包含在設備上運行的代碼。SD 卡是可移動的，因此可以根據需要修改其內容。各種操作系統都可以在 Raspberry PI 設備上運行。嵌入式操作系統使設備的硬件——例如 USB 和 HDMI 端口——可供運行在操作系統之上的應用程序訪問。

嵌入式操作系統設備示例

具有嵌入式操作系統的設備的一些示例包括：自動取款機、手機、電動汽車、工業控制系統( ICS )、基于Arduino 的設備。

Arduino 是一個開源平臺，帶有一個微控制器，可以處理簡單的輸入，例如溫度或壓力，并將它們轉換為輸出。這些設備有一個基本的嵌入式操作系統，其作用類似于引導加載程序和命令解釋器。基于Arduino 的設備的一個例子是遙控車。Arduino 從汽車控制器讀取輸入，并將輸出信息和命令發送到其他組件，例如制動器。

嵌入式操作系統的常見用途

嵌入式操作系統有多種用途，包括：

自動取款機。ATM 具有基本操作系統，使機器能夠讀取用戶的借記卡和個人識別號輸入并執行銀行帳戶功能，如取款或查詢余額。操作系統除了對用戶輸入做出反應并與 ATM 硬件通信之外，其他什么都不做。

手機。手機需要Android或iOS等操作系統來啟動手機并使應用程序能夠與其他手機硬件進行通信。

電動汽車。微控制器托管處理制動或壓力感應等功能的嵌入式操作系統。例如，前保險杠上的一定壓力可能會導致安全氣囊爆裂。這種類型的功能被稱為反應操作，因為它對輸入做出反應。

工業控制系統。 傳感器在工業控制系統中用于測量工廠狀況并在它們變得危險時發送警報。傳感器包含一個嵌入式操作系統，使它們能夠執行這些任務。

紅綠燈。嵌入式操作系統使交通燈能夠以編程的時間間隔循環顯示不同的信號。

基本輸入輸出系統。在某些情況下，BIOS可以被視為嵌入式操作系統，因為它是使臺式計算機更復雜的操作系統能夠與計算機硬件交互的固件。

嵌入式系統包含硬件組件，嵌入式操作系統將這些硬件組件組織起來為更大的設備執行任務。

嵌入式操作系統的類型

嵌入式操作系統專為它們將執行的任務而設計。各種類型的操作系統包括：

多任務操作系統。一個多任務操作系統可以同時執行多項任務。它使用作業調度來執行基本任務。例如，手機操作系統在多個任務之間分配CPU 資源。

實時操作系統。一個實時操作系統的設計是反應性的。它在收到輸入時進行處理，并在特定時間范圍內做出響應。如果響應時間超出指定的時間段，系統可能會失敗。實時操作系統有時使用速率單調調度，它為任務分配優先級。

單回路控制系統。這種類型的嵌入式操作系統對單個變量進行控制。一個例子是智能家居中的溫度控制。智能恒溫器會測量房屋內的溫度，如果超過用戶設置的限制，則會關閉暖氣。