电子工程专辑
UBM China

μC/OS-III实时操作系统给工程师带来的好处

上网日期: 2016年05月13日 ?? 作者: 张迎辉,程文智 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友

关键字:μC/OS-III? 工程师? 实时操作系统?

做基于微处理器、微控制器和DSP设备的嵌入式工程师应该都听说或者使用过μC/OS,它是由Micrium公司提供的一个嵌入式实时操作系统(RTOS)。

Micrium是著名的μC/OS-II作者Jean Labrosse创建的嵌入式RTOS及组件供应商,提供针对MCU开发者所需的嵌入式实时操作系统产品解决方案,并对其软件拥有知识产权。

近期,Micrium执行副总暨首席执行官 Christian Légaré接受了《电子工程专辑》的采访,介绍了μC/OS-III产生的原因、与μC/OS-II的区别、可以给嵌入式工程师带来的好处,以及如何保障客户的开发代码强度等问题。

电子工程专辑:μC/OS-III是一个提供给微处理器、微控制器和DSP使用的高度可移植、可内存化、可扩展的、实时、多任务的内核。μC/OS-III和μC/OS-II有何区别?

Christian Légaré:产品大致相同,均为高性能商业化实时多任务操作系统 (RTOS) 内核,遵循相同的编码标准。2000 年,μC/OS-II 获得安全认证,这意味着我们无法进一步更改代码,故代码冻结在这个时间点。因此,我们在μC/OS-III中提供最新产品的功能增强。

μC/OS-III 功能包括:

管理无限数量应用程序任务,仅受处理器对内存访问的限制。μC/OS-III 还支持无限数量优先级(通常应用中配置 8 到 256 个不同优先级)。

μC/OS-III 支持无限任务、信号量、互斥、事件标志、消息队列、定时器和内存分区。用户在运行时分配所有内核对象。μC/OS-III 提供支持监控任务堆栈增长的功能。尽管任务尺寸(task size)不受限制,但需要根据所使用的 CPU 确定最小尺寸。

μC/OS-III 允许多个任务在同一优先级上运行。当同等优先级的多个任务就绪时,μC/OS-III 按用户指定的时间依次运行每个任务。每个任务可以定义自己的时间片,如果任务不需要执行完其时间片,则可以主动放弃它的时间片。

μC/OS-III 提供很多出错检查,此功能可在编译时关闭。因此, μC/OS-III 能够检查 API 调用中是否传递了空指针(NULL pointer), ISR 中是否调用了任务级服务、参数值是否在允许范围内,指定选项是否有效。每个 API 函数都会返回其执行过程中产生的错误代码。

μC/OS-III 代码尺寸可以裁剪到仅包含特定应用程序需要的功能(通常代码需要 6–24 KB内存空间)。

电子工程专辑:当工程师开发新产品时,使用μC/OS-III可以获得什么好处?μC/OS-III系统是否有助于降低系统开发的复杂度?

Christian Légaré:所有 μC/OS 内核简化了嵌入式软件的开发。即使开发人员无需使用内核实时功能,多任务模型提供的软件架构也能够带来许多优势,包括:

- 允许将开发工作分配给多名开发人员

- 提供任务之间的通信和同步机制,确保应用程序运行

- 使增加新功能变得更简单

- 简化发生问题时的故障排除工作,降低产品维护成本

除技术优势外,这不同于市场上可用的开源产品,购买μC/OS-III 等商业化实时多任务操作系统内核可以确保代码质量和客户支持,节省开发时间,加速产品上市时间。

电子工程专辑:Micrium如何保障客户的开发代码强度?是否具有内存泄漏检测工具?

Christian Légaré:实时内核有红色区域检查堆栈溢出,还针对内核提供 MPU(内存保护单元)扩展。此外,我们还与 IconLabs 公司合作,满足有额外安全需求的产品的要求。

针对该需求,有多个可用于μC/OS的模块,包括:

Floodgate 安全启动

Floodgate安全启动为嵌入式设备提供关键安全功能,确保来自设备OEM的唯一验证码可以运行。这样可以防止攻击者更换其创建的固件版本,执行恶意操作。在执行之前,安全启动利用代码签名确保固件的可靠性和完整性。Floodgate 安全启动提供代码签名、代码验证和安全固件更新所需的 API。

安全远程固件更新

Floodgate 代理集成到 Floodgate 安全启动中,与 IDS 模块一起确保安全远程固件更新。Floodgate 代理还支持 TPM 集成,对验证的固件更新进行密钥管理和存储。Floodgate 代理安全固件更新模块提供:

· 远程固件下载/存储

· 固件验证

· 将验证的固件和签名写入安全闪存

· 设备重启

· 对试图安装未经授权固件进行通知

此过程确保只有设备 OEM 的固件才能安装在设备上。

Floodgate 入侵检测

Floodgate IDS 通过监控系统活动和配置,检测对系统进行的非授权更改。这些更改报告给安全管理系统。Floodgate IDS 支持为检测到的威胁订制响应,包括事件日志、告警生成、关闭设备、“安全模式”操作、擦除数据和删除固件。集成 Floodgate IDS 到设备中的工程师,可以基于威胁严重程度和设备特定要求选择适当响应。

Floodgate 防 火墙

Floodgate 防 火墙是一款完整的嵌入式防 火墙,为网络设备提供安全关键层。其独特设计提供了多种类型过滤,以防止基于互联网的威胁:

· 基于可配置规则的静态/规则过滤模块

· 基于连接状态的动态过滤/状态包检查 (SPI) 模块

· 基于协议特定标准的协议过滤模块,为工业自动化协议提供深度包检测 (DPI),允许控制和验证消息中各字段,基于消息类型、消息内容和消息来源进行过滤

· 基于阈值的过滤模块,根据阈值交叉保护拒绝服务 (DoS) 攻击

Floodgate 代理

Floodgate 代理使嵌入式设备可以与安全管理系统集成,允许它们做为可信的、受管理的网络元素进行操作。Floodgate 代理经过特殊设计,可在基于实时多任务操作系统上运行,并提供与 Icon Labs的Floodgate管理器、McAfee ePO 管理系统或其他管理系统集成。Floodgate 代理对基于实时多任务操作系统的设备提供策略管理、事件报告、远程固件更新和态势感知。这使得 IT/OT 集合的 OT 设备能够作为标准的,受管理 的IT 资产。

电子工程专辑:过去三年中,Micrium推出哪些产品及解决方案?最近五年内,有哪些客户端的代表性产品使用了μC/OS?

Christian Légaré:在过去 5 年中,μC/OS 已成为完整的实时多任务操作系统。除实时内核外,现在 实时多任务操作系统还包括:

- TCP/IP 协议栈

- FAT 文件系统

- USB主机栈

- USB设备协议栈

- 图形用户界面

我们的产品广泛应用于各种产品和行业中。尽管我们无法确定特定客户,但我们的客户遍布医疗、航空航天、工业、汽车和许多其他市场领域。例如,我们的μC/OS 实时多任务操作系统应用在NASA好奇号火星探测车。因为我们的内核已通过安全关键应用认证,它提供经过验证的性能和可靠性。

电子工程专辑:μC/GUI为任何需要图形显示的内嵌式应用提供了一个弹性的用户界面。Micrium在μC/GUI界面绘制工具方面的开发有任何进展吗?

Christian Légaré:μC/GUI是一款经历了25年开发过程的产品。实际上,这款产品的开发工作仍在继续。触摸屏、智能手机和平板电脑的引入,带来新的用户界面模型,对GUI提供了新的需求。因此,当前μC/GUI提供多点触摸显示支持,用户可以期待得到智能手机和平板电脑类似的图形程序。

电子工程专辑:Micrium的开发工具是否支持自动化定制组件?

Christian Légaré:如果我们以图形用户界面(GUI)为例,在嵌入式硬件可用之前,基于 Windows的开发环境允许开发人员,构建自己的完整用户界面。当目标硬件准备就绪时,在 Windows 环境中开发的代码可在目标硬件上100%重用。

开发人员要如何搭配和选取系统内核、协议栈、GUI这些组件?Micrium有没有提供类似winCE那样的集成开发环境?或者完全是基于开源的编译工具,类似openWRT那样基于MAKEFILE文件的编译预处理规则?

Christian Légaré:Micrium的完整实时多任务操作系统(系统内核、协议栈和图形用户界面)占用的代码空间小于1MB。我们的代码专为硬件资源受限的微控制器设计和编写。由于嵌入式系统环境受限导致这些因素成为实时多任务操作系统的关键属性,对选择实时多任务操作系统非常重要。此外,开发人员需要了解在他们使用的处理器上实时多任务操作系统是否被证明可用;我们的实时内核已经被移植到最多数量的处理器架构上,真正为开发人员的设计提供灵活性。

μC/OS 实时内核始终在“honor”系统下提供,即实时内核源代码始终可从 Micrium 网站下载,允许基于项目对我们的内核进行完整评估。然而,源代码必须从 Micrium 获取授权,方可用于商业用途。因此,我们鼓励开发人员测试我们的产品,但在产品上市之前,需要获得授权。最近我们增加了我们嵌入式实时多任务操作系统组件,提供相同的授权模式。此外,今年晚些时候,我们还将提供生成系统工具简化开发人员集成各种 实时多任务操作系统组件到一款产品中的工作。

本文为《电子工程专辑》原创,版权所有,转载请注明出处并附链接

《电子工程专辑》
关注最前沿的电子设计资讯,请关注“电子工程专辑微信公众号”。







我来评论 - μC/OS-III实时操作系统给工程师带来的好处
评论:
*? 您还能输入[0]字
分享到: 新浪微博 qq空间
验证码:
????????????????
?

关注电子工程专辑微信
扫描以下二维码或添加微信号“eet-china”

访问电子工程专辑手机网站
随时把握电子产业动态,请扫描以下二维码

?

5G网络在提供1Gbps至10Gbps吞吐量方面具有很好的前途, 并且功耗要求比今天的网络和手机都要低,同时还能为关键应用提供严格的延时性能。本期封面故事将会与您分享5G的关键技术发展,以及在4G网络上有怎样的进步。

?
?
有问题请反馈
推荐到论坛,赢取4积分X