在每個開發(fā)項目的初期，你都必須選擇軟件開發(fā)的基礎。雖然有很多選擇，但它們通常分為三類：裸機、實時操作系統(tǒng)（RTOS）或通用操作系統(tǒng)（GPOS）。

裸機系統(tǒng)不使用操作系統(tǒng)，應用程序代碼在沒有操作系統(tǒng)支持的情況下直接在硬件上運行，你的代碼直接與硬件交互并訪問硬件。

RTOS（實時操作系統(tǒng)）旨在提供實時應用環(huán)境，提供可預測的執(zhí)行時間和時間敏感的應用平臺。他們的關鍵特征是響應能力和確定性。

GPOS旨在運行各種軟件應用程序，這樣的操作系統(tǒng)的特點是用戶界面友好和能提供廣泛服務，GPOS的例子包括Windows、Linux和MacOS。

你為電子系統(tǒng)的開發(fā)選擇一個操作系統(tǒng)，它可能會對成本、上市時間甚至質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。讓我們看看如何在裸機、RTOS和GPOS之間進行選擇。

何時選擇裸機？

當處理器硬件受資源限制時，裸機解決方案效果很好。受限的資源包括處理器總線寬度、RAM、FLASH和處理器速度。例如，你會發(fā)現(xiàn)在8位和16位微控制器上很少支持RTOS。你還會發(fā)現(xiàn)，很少有操作系統(tǒng)適合32K字節(jié)的閃存空間或只有2K字節(jié)內(nèi)存的處理器。

資源限制并不是選擇裸機的唯一考慮因素。如果你的系統(tǒng)具有高度受限的實時需求，你可能還想選擇裸機解決方案。操作系統(tǒng)通常具有與內(nèi)核相關的開銷，這可能會導致抖動和響應時間延遲。直接訪問硬件可以幫助你管理定時并保證確定性，同時確保低延遲。

裸機解決方案最適合基于低端微控制器的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是具有嚴格實時要求的非聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

何時選擇RTOS？

當你的硬件不受資源限制時，RTOS是一個很好的解決方案，這里包括32位微控制器和低端應用處理器等硬件系統(tǒng)。要使用RTOS，你的系統(tǒng)應該至少有64K字節(jié)的閃存，4k字節(jié)的RAM和80 MHz或以上的處理器時鐘。雖然你可能能夠用更少的資源，但你將花更多的時間與RTOS和硬件較勁，而不是開發(fā)你的應用程序。

RTOS通常用于比裸機系統(tǒng)具有更復雜定時要求的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常需要管理實時需求，同時處理TCP/IP、MQTT、USB、Wi-Fi等通信協(xié)議。雖然可以使用裸機解決方案開發(fā)這種類型的系統(tǒng)，但擁有RTOS簡化了設計，加快了上市時間，并使軟件維護更容易。

RTOS的另一個關鍵方面是操作系統(tǒng)為軟件開發(fā)添加的功能，例如任務管理、任務同步、調(diào)度和任務間通信。RTOS可以允許你優(yōu)先處理可以相互搶占的任務，允許更復雜的應用程序設計。

RTOS解決方案最適合中高性能微控制器和低端應用處理器，這些處理器的高可靠性和時序至關重要。

何時選擇GPOS？

當你使用應用處理器或完整的微處理器時，通用操作系統(tǒng)非常適合。當你考慮使用GPOS時，你很可能會使用一些嵌入式Linux。硬件通常是一個32位應用處理器，以200 MHz或更高的總線速度運行，具有兆字節(jié)的內(nèi)存存儲和RAM，至少是不少于千兆字節(jié)。

GPOS是復雜應用的絕佳解決方案，具有不太關鍵的定時和確定性。GPOS通常提供廣泛的服務，例如友好的用戶界面、通信協(xié)議、軟件更新的便利性等。這些功能可以幫助你在沒有底層硬件知識的情況下更好地管理系統(tǒng)。它們也往往更容易管理。更多的開發(fā)人員擁有GPOS領域的領域知識，但是使用GPOS開發(fā)的電子產(chǎn)品通常比微控制器RTOS或者裸機解決方案貴得多。

GPOS解決方案最適合確定性和系統(tǒng)定時不關鍵的應用微處理器的場景。

結論

在為你的電子系統(tǒng)選擇嵌入式軟件的時候，你會發(fā)現(xiàn)有三種通用解決方案：裸機、RTOS和GPOS。最佳解決方案取決于你使用的硬件、你想要的可靠性以及系統(tǒng)的時序要求。在某些情況下，你可能會發(fā)現(xiàn)不止一個適合。在這些情況下，你必須考慮你的開發(fā)成本以及長期維護和支持。

不要忘記考慮系統(tǒng)的可擴展性及其未來擴展的潛力。可能需要未來有發(fā)展的系統(tǒng)，支撐更復雜的功能或額外的硬件，可以更好地由能夠處理這種增長的操作系統(tǒng)提供服務。最后，考慮每個選項可用的社區(qū)和供應商支持，因為這可能會顯著影響你在系統(tǒng)生命周期內(nèi)進行故障排除、更新和維護的能力。