从RTOS移植到实时Linux

在过去的10年中，Linux成功地取代了一些最主要的传统RTOS平台，成为了各种各样的嵌入式设备和应用中首选的新的嵌入式操作系统。尽管一度曾被认为是不重要的平台，但今天嵌入式Linux已经成为主流，并引领着如下重要应用领域的市场和设计份额：消费电子、移动和无线设备、数据联网以及电信设备。

设计团队越来越多地期望使用Linux作为标准的嵌入式操作系统。考虑Linux的种种原因包括：广泛的硬件支持、更高的可靠性、更优异的性能、可扩展性以及更快的响应速度。不过，工程师在将基于传统RTOS的设计移植到嵌入式Linux时会遇到几大难题，因为Linux的架构和传统RTOS有很大的不同。

移植的时机
随着应用开发步伐的不断加快和产品生命周期的不断缩短，对于设计团队而言，能够将传统软件移植到这些新平台上并重新使用是十分重要的。尽管嵌入式Linux有许多优势，但是设计团队在选择从传统的RTOS进行移植之前，必须考虑如下几项因素：

● 内存占用量。嵌入式Linux没有传统RTOS那样紧凑。因此，工程师必须确保设备有足够的内存和闪存来应对Linux更大的内存占用量。

● 实时性考虑。嵌入式Linux可以实现50μs以下的响应时间。不过，这不一定能够满足项目需求，这一点有助于确定是否需要RTOS。

● 认证需求。期望转换到嵌入式Linux的设计团队应确保项目将仍然满足业界特有的认证需求，例如安全认证或美国国防部认证。

移植路径选择
尽管移植过程中存在固有的难题，但从传统RTOS到Linux的移植不需要转弯抹角。工程师可以采用以下三种路径将应用从传统的RTOS移植到Linux。

仿真RTOS的API
第一种移植路径是仿真传统RTOS的API。为了使传统RTOS应用能够驻留并运行在Linux上，必须具备基于Linux的运行时服务于RTOS系统调用和其他API。许多（但并非全部）RTOS入口点和独立编译器库例行程序都在Linux和glibc运行时库中有原样的类似程序。如果不存在类似程序，就必须有新的代码介入来仿真缺失的功能。即使存在类似的API，可能也会出现参数类型和数量不同的情况。

图1 在Linux上仿真RTOS

传统RTOS可以实现数百种系统调用和库API。例如，VxWorks文档描述了超过一千种独特的函数和子例程。实际应用只使用数十个独特的RTOS API，而它们其余的操作都使用来自标准C/C++库的调用函数。

为了仿真这些接口以用于移植，开发人员只需要RTOS调用的核心子集。许多OEM选择自己建立和维护仿真轻量级库，而其他OEM则使用来自供应商的更全面的商用库。除了商用库和自主开发之外，另一种选择是一个叫做v2lin的开源项目，它可以仿真数十种常用的VxWorks API。此外，v2lin项目经过架构改造之后，可用于较新的兼容于POSIX的glibc版本。