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　　該系統由內向外可分操作系統層、任務層和硬件電路層三層，如圖3所示。嵌入式操作系統是嵌入式系統軟硬件資源的控制中心，它組織多個任務共享嵌入式系統的資源。常見的嵌入式實時操作系統有Window CE，VxWorks，μC/OS-Ⅱ，Linux等，后兩種操作系統免費公開源代碼。

　　2.1 嵌入式操作系統方案選擇

　　為了選擇合適的嵌入式操作系統，本文對開源的μC/OS-Ⅱ與Linux操作系統的進程調度、文件系統支持和系統移植等因素進行了分析比較，因為這是設計、應用、移植嵌入式操作系統中的關鍵。

　　(1)進程調度

　　進程調度是操作系統協調調度系統中多任務對計算機系統內部資源的爭奪使用。作為實時操作系統，μC/OS-Ⅱ采用可剝奪型實時多任務內核，它在任何時候都運行已就緒的最高優先級任務。μC/OS-Ⅱ最多可以支持64個任務，它通過就緒任務表尋找最高優先級任務，并進行任務切換。

　　Linux操作系統則每隔一定時間掛起進程，同時系統產生快速和周期性的時鐘計時中斷，通過調度函數決定調用的進程。Linux操作系統每個進程的task_struct結構中有調度策略、靜態優先級、動態優先級、時間片、實時優先級等5個參數，Linux根據調度策略區分實時進程和普通進程，實時進程優先于普通進程運行。Linux操作系統對于同一類型的不同進程，采用不同的標準來選擇進程：

　　①普通進程調度。當調度策略的值為SCHED_OTHER時，為普通用戶進程，Linux采用動態優先調度標準，選擇進程的依據是進程time_sli-ce的值。

　　②實時進程調度。對手實時進程，Linux采用了兩種調度策略，即先來先服務調度和時間片輪轉調度。當調度策略的值為SCHED_FIFO時，選用先來先服務調度規則。當調度策略的值為SCHED_RR時，選用時間片輪轉調度規則，即時間片用完則釋放CPU，進程排到等待隊列末尾。

　　(2)文件系統

　　文件系統負責存取和管理文件信息。在嵌入式系統里，常見的文件系統有YAFFS，JFFS2，CramFS，RamFS，Ramdisk等。

　　μC/OS-Ⅱ操作系統本身沒有對文件系統的支持，雖然μC/OS-Ⅱ具有良好的擴展性能，如果需要也可自行擴展對文件系統的支持，但畢竟會增加開發工作量。

　　Linux操作系統則具有完善的文件系統，并且具有網絡優勢，可以方便地支持網絡文件系統且內嵌TCP/IP協議，這為Linux開發網絡接入設備提供了便利。

　　(3)操作系統的移植

　　嵌入式操作系統必須經過移植才能夠在不同的微處理器上運行。μC/OS-Ⅱ和Linux都提供了開源代碼，其結構化設計也便于裁剪，所以它們都能夠移植到新的處理器平臺。

　　①μC/OS-Ⅱ的移植。移植μC/OS-Ⅱ操作系統，目標處理器必須滿足以下要求：處理器的C編譯器能產生可重入代碼，且用C語言就可以打開和關閉中斷;處理器有足夠的存儲容量作為多任務環境下的任務堆棧;處理器具備將堆棧指針和寄存器讀出和存儲到堆棧或內存中的指令。所以μC/OS-Ⅱ的移植只需根據以上要求修改不同處理器之間的相關代碼。

　　②Linux的移植。

　　首先進行系統初始化：關閉Watchdog，改變系統時鐘，初始化存儲控制器，將操作系統內核復制到內存中。這一系列操作稱作BootLoa-der，通常移植U-boot來實現BootLoader的功能;其次進行Linux內核移植：下載內核源代碼，對內核進行裁剪配置，編譯內核生成鏡像文件，下載到目標板;最后進行文件系統的移植：生成根文件系統目錄，移植Busybox，生成鏡像文件，下載到目標板。綜上所述，μC/OS-Ⅱ和Linux二者都具有開源碼和滿足較高的實時性要求。μC/OS-Ⅱ是一種結構小巧的實時操作系統，其內核提供任務調度與管理、時間管理、任務間同步與通信、內存管理和中斷服務等功能，最小內核可編譯至2 kB，全部功能編譯后內核也僅占6～10 KB。雖然μC/OS-Ⅱ執行效率高，占用空間小，實時性能優良，可擴展性能強，但μC/OS-Ⅱ系統缺少對文件系統的支持，所以μC/OS-Ⅱ適用于存儲資源比較有限的應用場合和小的控制系統。然而Linux具有多任務、可定制內核、完善的網絡通信、圖形及文件管理機制，可支持大量的外圍硬件設備等功能，其性能高效穩定，開發及移植環境良好。鑒于該系統需完成多種任務控制和文件管理，且存儲資源充裕，也考慮到以后的網絡擴展，所以選用了Linux作為嵌入式操作系統。