實時操作系統(tǒng)(RTOS，Real-Time Operating System)是一種能夠在確定的時間內對外部輸入做出反應的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在工業(yè)控制、航空航天、醫(yī)療設備等領域具有廣泛應用，因為它們需要保證系統(tǒng)的實時性和可靠性。

滿足實時控制要求的嵌入式操作系統(tǒng)(RTOS)操作系統(tǒng)，以下介紹11種主流的RTOS，分別為RTX、Vxworks、QNX、NuttX、μClinux、FreeRTOS，而國產的嵌入式操作系統(tǒng)包括都江堰操作系統(tǒng)(djyos)、IntewellOS、Alios Things、Huawei LiteOS、SylixOS。

1、RTX

RTX是ARM公司的一款嵌入式實時操作系統(tǒng)，使用標準的C結構編寫，運用RealView編譯器進行編譯。不僅僅是一個實時內核，還具備豐富的中間層組件，不但免費，而且代碼也是開放的。

主要功能：開始和停止任務(進程)，除此之外還支持進程通信，例如任務的同步、共享資源(外設或內存)的管理、任務之間消息的傳遞。開發(fā)者可以使用基本函數去開啟實時運行器，去開始和終結任務，以及去傳遞任務間的控制(輪轉調度)。開發(fā)者可以賦予任務優(yōu)先級。

主要特點：支持時間片，搶占式和合作式調度。不限制數量的任務，每個任務都具有254的優(yōu)先級。不限制數量的信號量，互斥信號量，消息郵箱和軟定時器。支持多線程和線程安全操作。使用MDK基于對話框的配置向導，可以很方便的完成MDK的配置。

2、Vxworks

美國WindRiver公司于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系(RTOS)，具有硬實時、確定性與穩(wěn)定性，也具備航空與國防、工業(yè)、醫(yī)療、汽車、消費電子產品、網絡及其他行業(yè)要求的可伸縮性與安全性。

主要功能：

支持可預測的任務同步機制、支持多任務間的通信、存儲器優(yōu)化管理、操作系統(tǒng)的(中斷延遲、任務切換、驅動程序延遲等)行為是可知的和可預測的。實時時鐘服務+中斷管理服務。

主要特點：

具有一個高性能的操作系統(tǒng)內核Wind(實時性好、可裁減)友好的開發(fā)調試環(huán)境、較好的兼容性、支持多種開發(fā)和運行環(huán)境。

3、QNX

QNX誕生于1980年，是一種商用的遵從POSIX規(guī)范的類Unix嵌入式實時操作系統(tǒng)。

主要功能：支持在同一臺計算機上同時調度執(zhí)行多個任務;也可以讓多個用戶共享一臺計算機，這些用戶可以通過多個終端向系統(tǒng)提交任務，與QNX進行交互操作。

主要特點：核心僅提供4種服務：進程調度、進程間通信、底層網絡通信和中斷處理，其進程在獨立的地址空間運行。所有其它OS服務，都實現(xiàn)為協(xié)作的用戶進程，因此QNX核心非常小巧(QNX4.x大約為12Kb)而且運行速度極快。

4、NuttX

NuttX是一個實時嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded RTOS)，第一個版本由 Gregory Nutt 于 2007 年在寬松的 BSD 許可證下發(fā)布。

主要功能：可以構建為開放的、平面的嵌入式 RTOS，或單獨構建為具有系統(tǒng)調用接口的微內核。容易擴展到新的處理器架構、 SoC 架構或板級架構。實時的、確定性的、支持優(yōu)先級繼承。BSD 套接字接口。優(yōu)先級管理的擴展?？蛇x的具有地址環(huán)境的任務(進程)。

主要特點：配置靈活，采用模塊化設計，核心部分由小同的組件構成，包括內核、C語言庫和底層運行包等。每個組件可提供大量的配置選項(實時內核也可作為可選配置)，使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，并通過不同的配置使得eCos能夠滿足不同的嵌入式應用要求。

5、μClinux

μClinux是一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本，其全稱為micro-control Linux，從字面意思看是指微控制Linux。同標準的Linux相比，μClinux的內核非常小，但是它仍然繼承了Linux操作系統(tǒng)的主要特性，包括良好的穩(wěn)定性和移植性、強大的網絡功能、出色的文件系統(tǒng)支持、標準豐富的API，以及TCP/IP網絡協(xié)議等。因為沒有MMU內存管理單元，所以其多任務的實現(xiàn)需要一定技巧。

μClinux在結構上繼承了標準Linux的多任務實現(xiàn)方式，分為實時進程和普通進程，分別采用先來先服務和時間片輪轉調度，僅針對中低檔嵌入式CPU特點進行改良，且不支持內核搶占，實時性一般。

綜上可知，μClinux最大特點在于針對無MMU處理器設計，這對于沒有MMU功能的stm32f103來說是合適的，但移植此系統(tǒng)需要至少512KB的RAM空間，1MB的ROM/FLASH空間，而stmf103擁有256K的FLASH，需要外接存儲器，這就增加了硬件設計的成本。

μClinux結構復雜，移植相對困難，內核也較大，其實時性也差一些，若開發(fā)的嵌入式產品注重文件系統(tǒng)和與網絡應用則μClinux是一個不錯的選擇。

6、FreeRTOS

由于RTOS需占用一定的系統(tǒng)資源(尤其是RAM資源)，只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數實時操作系統(tǒng)能在小RAM單片機上運行。

相對于C/OS-II、 embOS等商業(yè)操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS操作系統(tǒng)是完全免費的操作系統(tǒng)，具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點，可以方便地移植到各種單片機上運行，其最新版本為6.0版。

作為一個輕量級的操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS提供的功能包括：任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理、記錄功能等，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。

FreeRTOS內核支持優(yōu)先級調度算法，每個任務可根據重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級，CPU總是讓處于就緒態(tài)的、優(yōu)先級最高的任務先運行。

FreeRT0S內核同時支持輪換調度算法，系統(tǒng)允許不同的任務使用相同的優(yōu)先級，在沒有更高優(yōu)先級任務就緒的情況下，同一優(yōu)先級的任務共享CPU的使用時間。

7、都江堰操作系統(tǒng)(djyos)

都江堰操作系統(tǒng)，簡稱djyos，得名于一個偉大的水利工程：都江堰。

與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)不同，djyos不是以線程而是以事件為調度核心，這種調度算法使程序員擺脫模擬計算機執(zhí)行過程編寫程序的思維方式，而是按人類認知世界的方式編寫應用程序，就如同在嵌入式編程中引入了VC似的。

djyos的調度算法使程序員可以擺脫線程和進程的束縛，djyos沒有有關線程的api，一個完全不懂線程知識的程序員也可以順利地在djyos下編寫應用程序。

djyos 操作系統(tǒng)是以事件為核心進行調度的，這種調度策略使程序員可以按人類認知事物的習慣而不是計算機的習慣來編程。

8、IntewellOS

Intewell操作系統(tǒng)是科東軟件基于“道”系統(tǒng)研發(fā)出來的一款微內核實時操作系統(tǒng)(RTOS)，具備軟件定義控制、高實時、微內核、微秒級響應、高可靠、全國產自主可控、多業(yè)務承載、軟硬件解耦等一系列的特性。

主要功能：

具有良好的可擴展性、友好的用戶開發(fā)環(huán)境和豐富的開發(fā)調試工具，提供POSIX接口，支持目前市面上的主流芯片。Intewell還可以提供Windows和Linux的實時擴展解決方案，可以為用戶更好地進行業(yè)務部署。

主要特點：

可以單個RTOS在多核上運行，高實時、高可靠;驅動、組件等運行在核心態(tài)外的非特權級空間中，系統(tǒng)隔離性和可靠性高;采用用戶級線程，線程切換性能以及線程間的同步、通信性能更高;支持X86、ARM、RISC-V等各種架構的硬件平臺。

9、Alios Things

據著名媒體嵌入式操作系統(tǒng)RTOS介紹，AliOS Things 是 AliOS 家族旗下、面向 IoT 領域的、高可伸縮的物聯(lián)網操作系統(tǒng)。AliOS Things將致力于搭建云端一體化IoT基礎設施，具備極致性能、極簡開發(fā)、云端一體、豐富組件、安全防護等關鍵能力，并支持終端設備連接到阿里云Link，可廣泛應用在智能家居、智慧城市、新出行等領域。

10、Huawei LiteOS

嵌入式操作系統(tǒng)RTOS介紹，Huawei LiteOS 是華為面向IoT領域，構建的輕量級物聯(lián)網操作系統(tǒng)，以輕量級低功耗、快速啟動、互聯(lián)互通、安全等關鍵能力，為開發(fā)者提供 “一站式” 完整軟件平臺，有效降低開發(fā)門檻、縮短開發(fā)周期。

11、SylixOS

嵌入式操作系統(tǒng)RTOS介紹，SylixOS 是一個開源的跨平臺的大型實時操作系統(tǒng)(RTOS)，SylixOS誕生于2006年，經過十多年的持續(xù)開發(fā)，SylixOS 已成為功能最為全面的國產操作系統(tǒng)之一。目前已有眾多產品和項目應用案例，行業(yè)涉及航空航天、軍事防務、軌道交通、智能電網、工業(yè)自動化等諸多領域。SylixOS 完全符合 POSIX 規(guī)范，開源社區(qū)豐富的自由軟件移植非常方便。

開發(fā)者在選擇RTOS時，需要根據具體的應用場景和需求來選擇合適的系統(tǒng)。例如，在資源有限的嵌入式系統(tǒng)中，可以選擇輕量級的FreeRTOS或μC/OS;在對系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性要求較高的場景中，可以選擇VxWorks或QNX。通過了解和比較這些RTOS的特點和優(yōu)勢，開發(fā)者可以更加明智地做出選擇，以滿足項目的實際需求。