Auswahlkriterien für Embedded Betriebssysteme - Microconsult.de

Auswahlkriterien für 

Embedded Betriebssysteme 

Thomas Batt 

t.batt@microconsult.com 

Auswahlkriterien für Embedded Betriebssysteme

1. Der Dschungel von Betriebssystemen 

2. Betriebssysteme 

- Kategorien 

- Mögliche Komponenten 

- Spezifikationsvergleich 

3. Ausgangspunkt für die richtige Auswahl 

4. Abhängigkeiten - Applikationshardware 

5. Abhängigkeiten - Applikationssoftware 

6. Abhängigkeiten - Projektrandbedingungen 

7. Zusammenfassung 

8. Wie geht’s weiter? 

© MicroConsult - MicroElectronics Consulting & Training GmbH 

Inhalt


Der Dschungel von Betriebssystemen 

OS-9 

SCIOPTA 

OSE 

µnOS 

Palm OS 

ThreadX 

EUROSplus 

Windows XP Embedded 

AMX RTOS 

TTP-OS 

RTLinux 

osCAN 

PXROS 

Nucleus Plus 

ThreadX-µITRON 

RTXC 

INTEGRYTY µC/OS-II 

OSEKplus HyNetOS 

RMOS 

Fusion RTOS 

Embedded Linux eCOS 

ChronOS 

embOS 

Hyper ITRON 

Java Card 

Symbian OS 

NetBSD ProOSEK 

OSEKturbo 

ELX-ITRON SaveJe OS Real-Time Architect 

VxWorks 

PrKERNEL CMX-RTX 

Nucleus µiPLUS 

Advances RTX Nucleus OSEK NORTi Windows CE .Net 

PORTOS 

RTX 

Inferno 

INtime 

iRMX 

Nimble 

IRIX 

Die Zusammenstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und besitzt keinen wertenden Charakter. 

Die verwendeten Warenzeichen und Marken sind Eigentum der Inhaber.

? 


Betriebssystem 

? 

Abhängigkeiten für die richtige Auswahl 

?

Embedded / Echtzeit-System 

Betriebssystem- 

Kategorien 

Embedded 


Echtzeit- 



Kommunikation 

Herunterskalierung 

Echtzeiterweiterung 

Betriebssystem - Kategorien 

Desktop- / Server- / 

Steuer- / Diagnose-System 

Betriebssystem- 

Kategorien 

Desktop 


Server 

Betriebssystem

Task-Management 

Scheduler 

Zeit- 

Management 

Datei- 

Management 

Task 

CPU 


Interrupt- 

Management 

Synchronisation 

Betriebssystem – Komponenten (1 ..) 

Interrupt- 

Task 

Interrupt-Service 

Routine 

Interrupt-Quelle 

Interne / Externe 

Kommunikation 

Ressourcen- 

Management 

Speicher- 

Management

I/O- 

Management 

Kompatibilität 

Entwicklungs- / 

Debug-Tools 

RS232 


Fehler- 

Management 

Java Virtual 

Machine (JVM) 

Dokumentation 

Betriebssystem – Komponenten (.. 2) 

Nachladbare 

Applikationen 

Graphisches 

Benutzerinterface 

Hersteller- 

Support


Betriebssystem - Spezifikationsvergleich 

Ein Vergleich von zeitlichen Hersteller-Spezifikationen 

der Betriebssysteme ist nur bedingt möglich, da die Daten 

von vielen Parametern abhängen: 

CPU 

Architektur 

CPU 

Taktfrequenz 

Cache- 

Benutzung 

Testprogramm 

Lokatierung des 

Testprogramms 

Compiler (Tools) 

Typ/Optimierung


Requirements der Applikation 

Funktionale Requirements 

• Funktionalitäten, die von außerhalb 

des Systems beobachtbar sind 

Ausgangspunkt für die richtige Auswahl 

Quality of Services (QoS) 

• Eigenschaften der einzelnen 

Funktionalitäten 

• Verhaltensbeschreibung des 

Gesamtsystems 

• Nichtfunktionale Requirements 

Aus den Requirements der Applikation ergeben sich 

die benötigten Eigenschaften des Betriebssystems!

Applikations- 

? hardware 



? 


?

CPU Architektur 

Memory Management Unit (MMU) 

Peripherie 

ApplikationsApplikationshardwarehardware 

Ressourcen 

- Datenspeicher (RAM) 

- Programmspeicher (ROM) 

- Rechenleistung (CPU) 

- Timer 


Applikationshardware 



Unterstützung der CPU 

- Multiprozessor-Unterstützung 

- Art des Multiprocessing 

- Verteilung der Software 

Unterstützung der MMU 

I/O Management oder keine Unterstützung 

- Treiber, Board Support Package 

- Protokolle 

Verbrauch und Unterstützung 

- Skalierbarkeit 

- Modularität

Applikations- 

? hardware 



? 


Applikations- 

? software

ApplikationsApplikationssoftwaresoftware 

Funktionale Requirements: 

Klassifizierung der Applikation 

Graphisches Benutzerinterface 

Externe Kommunikation 

(Netzwerkfähigkeit) 


Applikationssoftware (1 ..) 



• Kategorien 

- Desktop / Server 

- Embedded / Echtzeit 

• Gleiche Betriebssysteme für 

verschiedene Applikationsplattformen 

Unterstützung 

- Bibliothek mit Elementen 

- Event Handler 


- Netzwerkschichten 

- Protokolle 

- Netzwerk-Applikationen


Funktionale Requirements: 

Nachladbare Applikationen 

Ablauffähigkeit von 

Betriebssystem-fremden 

Applikationen 


Applikationssoftware (.. 2 ..) 





- Spezielle APIs 

- Kompatibilitätsadapter

Portabilität 


Quality of Services (QoS): 

Performance 

Wartbarkeit 





• Unterstützung verschiedener 

CPU-Architekturen 

- leichte Portierbarkeit 

• I/O Management 

- Treiber, Board Support Package 

• Sehr „schlanker“ Aufbau 

• Rein statisches Betriebssystem 

• Zeitliche Spezifikationen 

- API-Aufrufe 

- Interne Mechanismen 

- Boot und Shutdown 

• Optimale Portierung auf CPU 

Klar strukturiertes API 

- Dokumentation 

- Hersteller-Support



Wiederverwertbarkeit 

Echtzeitfähigkeit 

- Vorhersagbarkeit 

- Interrupts 

- Zeitverhalten 

- Durchlaufzeiten 



• Skalierbarkeit 

• Modularität 



• Zeiten der API Calls 

- Dauer 

- Interrupt-Blockierzeit 

• Interrupt Latenzzeit 

• Scheduler Algorithmus 

- Time Triggered 

- Prioritätsbasierend 

- Preemptive / nicht preemptive



Sicherheit und Zuverlässigkeit 


Applikationssoftware (.. 5) 



• Speicherüberprüfung 

- Statisch 

- Dynamisch 

- MMU-Unterstützung 

• Rein statisches Betriebsystem 

• Enthaltenes 

Speichermanagement nutzen 

• Kein dynamisches 

Speichermanagement mit 

- melloc() / free() C 

- new() / delete() C++ 

• Redundanz-Unterstützung 

- Cluster-Architekturen 

- Fail Over Handling 

- Hohe Verfügbarkeit 

(High Availability)

Applikations- 

? hardware 



Projektrand- 

? bedingungen 


Applikations- 

? software

ProjektrandProjektrandbedingungenbedingungen 

Kosten 

- Entwicklungskosten 

- Produktionskosten 

- Produktkosten 

- Wartungskosten 

Entwicklungszeit 


Projektrandbedingungen (1 ..) 



• Einsparung Entwicklungskosten 

• Kosten Entwicklungslizenz 

• Kosten Royalty 

- Keine 

- Pro Produktkategorie 

- Pro ausgeliefertem Produkt 

• Kosten Buy-Out 

- Möglichkeit 

• Kosten Zusatzkomponenten 

• Kosten Wartungsvertrag 

• Einsparung Entwicklungszeit 

• Einsatz eines bekannten 

Betriebssystems 

- kein Einarbeitungsaufwand 

• Einsatz eines neuen 


- Fehlende Erfahrung Risiko

ProjektrandProjektrandbedingungenbedingungen 

Integration des Betriebssystems 

in bestehende Tool-Chain 

Betriebssystem-Vorgaben / 

Einschränkungen durch 

den Auftraggeber 

Standards und Zertifizierungen 


Projektrandbedingungen (.. 2) 



• Unterstützung Compiler, Linker 

und Locator 

- Vorkompilierte LIBs, Objektfiles 

• Unterstützung Debugger 

- Source Line Debugging 

- RTOS-Unterstützung 

• Unterstützung Case-Tool 

- RTOS Framework-Anpassung 

Eingeschränkte Auswahl 

• Unterstützung der Standards 

- RTOS-Unterstützung 

• Unterstützung der Kriterien für 

anstehende Zertifizierung(en) 

- Source Code verfügbar 

- Buy-Out

Requirements der der 

Applikation 

••Funktional Funktional 

••Quality Qualityof of Service 

••Applikationshardware Applikationshardware 

••Applikationssoftware Applikationssoftware 

••Projektrandbedingungen Projektrandbedingungen 


Kompatibilität 

Zusammenfassung 

Eigenschaften des des 


••Komponenten Komponenten 

••Spezifikation Spezifikation

Seminar: RTOS richtig auswählen (Dauer: 1 Tag) 

Seminar: RTOS – Grundlagen (Dauer: 3 Tage) 


Wie geht‘s weiter? 

Weitere Informationen finden Sie im Internet: http://www.microconsult.de

Anforderungs- 

Analyse 

HW-/SW-Technologien, Tools, Methoden, Prozess, Team 


Training, Coaching, Engineering 

Analyse 

Design 

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Wissen nach Maß für Embedded Projekte 

System-Test 

Komponenten- 

Test 

Abnahme- 

Test

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