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什么是嵌入式操作系统？

嵌入式操作系统是一种专用操作系统 （OS），旨在为非计算机的设备执行特定任务。嵌入式操作系统的主要工作是运行允许设备完成其工作的代码。嵌入式操作系统还使在操作系统上运行的软件可以访问设备的硬件。

嵌入式操作系统通常在嵌入式系统中工作。嵌入式系统是支持机器的计算机。它在更大的机器中执行一项任务。示例包括汽车中的计算机系统、交通信号灯、数字电视、自动取款机、飞机控制、销售点 （POS） 终端、数码相机、GPS 导航系统、电梯和智能电表。

包含嵌入式系统的设备网络构成了物联网 （IoT）。嵌入式系统在物联网设备内部执行基本操作，例如在没有人工交互的情况下通过网络传输数据。

嵌入式操作系统如何工作？

嵌入式操作系统使嵌入式设备能够在更大的系统中完成其工作。它与嵌入式系统的硬件通信以执行特定功能。例如，电梯可能包含一个嵌入式系统，例如微处理器或微控制器，该系统可以了解乘客正在按下哪些按钮。在该系统上运行的嵌入式软件是嵌入式操作系统。

与通用计算机的操作系统相比，嵌入式操作系统的功能有限。根据所讨论的设备，系统可能只运行单个嵌入式应用程序。但是，该应用程序可能对设备的运行至关重要。鉴于此，嵌入式操作系统必须可靠，并且能够在内存和处理能力受限的情况下运行。

在芯片上的Raspberry PI系统的情况下，SD卡充当设备的硬盘驱动器，并包含在设备上运行的代码。SD卡是可移动的，因此可以根据需要修改其内容。各种操作系统可以在树莓派设备上运行。嵌入式操作系统使设备的硬件（如 USB 和 HDMI 端口）可供在操作系统上运行的应用程序访问。

嵌入式操作系统设备示例

具有嵌入式操作系统的设备的一些示例包括：

自动取款机

手机

电动汽车

工业控制系统（ICS)

基于 Arduino 的设备

Arduino是一个带有微控制器的开源平台，可以处理简单的输入，例如温度或压力，并将其转换为输出。这些设备具有基本的嵌入式操作系统，其作用类似于引导加载程序和命令解释器。基于 Arduino 的设备的一个示例是遥控汽车。Arduino从汽车控制器读取输入，并将输出信息和命令发送到其他组件，例如制动器。

嵌入式操作系统的常见用途

嵌入式操作系统有多种用途，包括：

自动取款机。ATM具有基本的操作系统，使机器能够读取用户的借记卡和个人识别号码输入，并执行银行帐户功能，如提款或检查余额。操作系统除了对用户输入做出反应并与 ATM 硬件通信外，几乎没有其他操作。

手机。手机需要像Android或iOS这样的操作系统来启动手机，并使应用程序能够与其他手机硬件进行通信。

电动汽车。微控制器托管嵌入式操作系统，用于处理制动或压力传感等功能。例如，前保险杠上的一定压力可能会导致安全气囊熄灭。这种类型的函数称为反应式操作，因为它对输入做出反应。

工业控制系统。传感器用于工业控制系统，以测量工厂状况，并在发生危险时发出警报。传感器包含一个嵌入式操作系统，使它们能够执行这些任务。

红绿灯。嵌入式操作系统使交通信号灯能够以编程的间隔循环切换不同的信号。

基本输入/输出系统。在某些情况下，BIOS可被视为嵌入式操作系统，因为它是使台式计算机更复杂的操作系统能够与计算机硬件交互的固件。

嵌入式操作系统的类型

嵌入式操作系统是为他们将执行的任务而设计的。各种类型的操作系统包括：

多任务操作系统。多任务操作系统可以一次执行多个任务。它使用作业计划来执行基本任务。例如，手机操作系统在多个任务之间分配 CPU 资源。

实时操作系统。实时操作系统设计为反应式。它在收到输入时处理输入，并在特定时间范围内做出响应。如果响应时间超出指定的时间段，系统可能会出现故障。实时操作系统有时使用速率单调调度，为任务分配优先级。

单回路控制系统。这种类型的嵌入式操作系统对单个变量进行控制。一个例子是智能家居中的温度控制。智能恒温器测量房屋内的温度，如果超过用户设定的限制，则关闭热量。

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