Nucleus PLUS簡介

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近些年來，隨著嵌入式系統飛速的發展，嵌入式即時作業系統廣泛地應用在製造工業、過程式控制制、通訊、儀器儀錶、汽車、船舶、航空航天、軍事、裝備、消費類產 品等方面。今天嵌入式系統帶來的工業年產值超過了1萬億美元。當前嵌入式作業系統有數百種，比較流行的有Nucleus Plus，QNX，Lynx OS，Psos，VRTX，VXWorks，Windows CE等。它們各有特色，使用者可以根據自身的軟硬體環境的要求，選擇合適的作業系統。本文介紹了即時多任務嵌入式作業系統Nucleus PLUS。

（一）Nucleus核心

Nucleus PLUS 是為即時嵌入式應用而設計的一個搶先式多任務作業系統核心，其95％的代碼是用ANSIC寫成的，因此非常便於移植並能夠支援大多數類型的處理器。Nucleus PLUS 的RTOS核心可支援如下類型的CPU：x86,68xxx,68HCxx,NEC V25, ColdFire, 29K,i960, MIPS, SPARClite, TI DSP, ARM6/7, StrongARM, H8/300H, SH1/2/3, PowerPC, V8xx, Tricore, Mcore, Panasonic MN10200, Tricore, Mcore等。可以說NUCLEUS+是支援CPU類型最豐富的即時多任務作業系統。

針對不同的CPU類型，Nucleus 還提供編譯器、動態串連庫、多任務調試器等相應的工具來配置使用者的開發環境。值得提出的是ATI公司最近還發表了基於Microsoft Developers Studio的嵌入式整合式開發環境－NUCLEUS EDE。從而率先將嵌入式開發工具與Microsoft的強大開發環境結合起來，提供給工程師們強大的開發手段。

（二）Nucleus PLUS的特點：

1、原始碼開放

Nucleus PLUS 注釋嚴格的C源級代碼，使用者能深入瞭解底層核心運作方式、進行 RTOS 的學習和研究、調試方便，根據需求裁剪核心、節省費用。使用者完全可以控制核心而不必擔心作業系統中可能的異常任務導致系統崩潰。

2、性價比高

 先進的微核心 ( Micro-kernel ) 技術使得Nucleus PLUS在任務優先順序安排、任務調度和切換等方面都有優勢。另外，對C++語言的全面支援又使得Nucleus PLUS 的 Kernel 成為名副其實的物件導向的即時作業系統核心。然而，其價格卻比較合理。所以，容易被廣大的研發單位接受。

3、功能模組豐富

Nucleus PLUS 除提供功能強大的核心作業系統外，還提供種類豐富的功能模組。例如用於通訊系統的局域和廣域網路模組、支援圖形應用的即時化Windows 模組、支援Internet網的WEB 產品模組、工控機即時 BIOS 模組、圖形使用者介面以及應用軟體效能分析模組等。使用者可以根據自己的應用來選擇和裁剪。

（三）Nucleus PLUS系統架構：

從實現角度來看，Nucleus PLUS 是一組C函數庫，應用程式代碼與核心函數庫串連在一起，產生一個目標代碼，下載到目標板的RAM中或直接燒錄到目標板的ROM中執行。在典型的目標環境中，Nucleus PLUS 核心代碼區一般不超過20K位元組大小。

Nucleus Plus核心(Kerne1)的主要目的是管理即時多任務的競爭運行(共用CPU)，為應用提供各種便利、快速響應外來事件。因此Nucleus Plus 提供即時、搶佔式多任務管理、多種任務間通訊和同步手段、動態和分區記憶體(Dynamic/Partition Memory)兩種儲存空間管理機制。Nucleus Plus還提供定時器(Timer)來處理周期性事件和任務的睡眠和掛起逾時。Nucleus Plus的系統結構1所示。

從Nucleus的系統結構框圖可以看出線程式控制制是整個核心的核心，通過郵箱、隊列、管道來實現任務之間的通訊，通過訊號量、事件組和訊號實現任務間的同步。

Nucleus PLUS系統採用軟體組件的形式構成以增加系統的代碼清晰性、可靠性和可重用性，使系統模組化、易於維護。Nucleus PLUS由多個軟體組件構成，每個組件通常由兩個標頭檔和幾個C、組合語言來源程式構成，提供清晰的外部介面，對組件的引用就是通過這些介面完成的。除了少數一些特殊情況外，不允許從外部直接存取組件內的全域變數。這種組件架構使得Nucleus PLUS的每個軟體組件可以被輕鬆的替換和重用。

Nucleus PLUS 採用了軟體組件的方法。每個組件具有單一而明確的目的，由於採用了軟體組件的方法，Nucleus PLUS 各個組件非常易於替換和複用。Nucleus PLUS 的組件包括任務控制、記憶體管理、任務間通訊、任務的同步與互斥、中斷管理、定時器及I/O驅動等16個組件。

針對各種嵌入式應用，Nucleus PLUS 還提供相應的網路通訊協定（如TCP/IP，SNMP等），以滿足使用者對通訊系統的開發要求。另外，可重新進入的檔案系統、可重新進入的C函數庫以及圖形化介面等也給開發人員提供了方便。

（四）Nucleus的應用領域和國內外使用者

Nucleus主要應用領域在：網路、路由、橋接、Hubs、資料通訊、頂置盒、數字攝像機、ISDN、調製器、數字繪圖器、GSM、蜂窩電話、PDA、印表機、GPS、無線通訊、汽車、醫學儀器、RAID、適配卡、智慧卡、安全保密、工業控制、掃描器、瓦斯分析儀、遊戲機、多媒體、手持產品、消費產品、區域網路、廣域網路、導航裝置、衛星通訊、自動提款機、視頻產品、條碼機、過程式控制制等等。

Nucleus部分典型的使用者名稱單：

AT&T/Lucemt, Blaupunkt, Compaq Computer, Canon, Chrysler Technologies, Dassault SA, DOD, Draper Labs, Eastman Kodak, Ford Motor Company, General Motors, General Electric, GE Medical, Goddard Space Flight Systems, Fujitsu, Harris Digital Phone, Hewlett Packard, IBM, IGT Interface Systems, Kenwood Corporation, Lucent ，Mannesmann Tally Corp, M.I.T., Motorola, NASA, NEC, Network Peripherals, Nippon Denso, MSA Baseline, Orbitel Mobile Comm, Psi Printer GmbH, Philips Semiconductor, Rockwell International, Sagem SA, Samsung Electronics, Siemens, Sony Corp, Storage Technology, Texas Instruments, Takasago Corp, Toyota, Video Lottery, Video Guide, VLSI, Westinghouse, Xircom, Zitel。

國內部分使用者：

航天部204所，郵電部資料所，北京卡斯特，航空部614所，中科院瀋陽自動化所，北京千網資料公司，北京淩雲公司，清華大學，長沙國防科技大學，複旦大學，華北電力大學，鄭州資訊工程學院，煙台東方電子集團，深圳桑達，上海博達，深圳邁瑞，深圳天地通訊，鐵道部大連內燃機車研究所，總參機要局，南京南瑞總公司，航天第二設計院，西安儀錶，郎訊（中國）有限公司，海軍計算所，恒基偉業，廣州金鵬集團，杭州東方集團，福州新大陸，深圳康佳，西安東強，北京華大整合電路設計中心，廣東信利集團，香港IDT，香港訊研，太原中航儀錶集團，新科電子，上海中興，上海廣電，石家莊54所，總參56所，武漢郵科院，上海德理，上海貝爾，斯高柏（C-Cube）、航天部503所等等。