嵌入式系统：嵌入式操作系统

嵌入式系统第二部分嵌入式系统开发

2.2嵌入式操作系统2.2嵌入式操作系统嵌入式操作系统概述嵌入式操作系统演变嵌入式操作系统分类常见嵌入式操作系统嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统组成μC/OS实时操作系统

嵌入式操作系统EOS（EmbeddedOperatingSystem），是一种特殊的嵌入式软件，是基于嵌入式操作系统的嵌入式系统中软件层的基础，其他应用都是建立在嵌入式操作系统之上。它实际上是系统复位后首先执行的一段程序，主要负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度，控制、协调并发活动，它将CPU时钟、中断、定时器存储器、I/O等都封装起来，提供给用户的是一套标准的API接口。嵌入式操作系统必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统概述

嵌入式操作系统除了具有一般操作系统的功能外，还具有嵌入式软件的特点，主要有：可固化；可配置、可剪裁；独立的板级支持包，可修改；不同的CPU有不同的版本；一般开发需要有专门的交叉开发工具。嵌入式操作系统概述

嵌入式操作系统在嵌入式系统中的位置嵌入式操作系统概述嵌入式操作系统演变近二十年来，嵌入式操作系统得到了飞速的发展：从支持8位到16位、32位，甚至64位微处理器；从支持单一品种到支持多品种的微处理器芯片；从只有内核到除了内核外，还提供其他功能模块，如文件系统、TCP/IP网络系统、GUI系统、数据库等。嵌入式操作系统演变在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统的角度来看，大致经历了以下几个阶段：无操作系统阶段简单操作系统阶段实时操作系统阶段面向Internet的阶段嵌入式操作系统演变无操作系统阶段嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上"系统"的概念。这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要。嵌入式操作系统演变简单操作系统阶段20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中，制造出面向I/O设计的微控制器，并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的"操作系统"开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。这一阶段嵌入式系统的主要特点是：出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU（如PowerPC等），各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，主要用来控制系统负载以及监控应用程序的运行。嵌入式操作系统演变实时操作系统阶段20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐形成了实时多任务操作系统（RTOS），并开始成为嵌入式系统的主流。这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面（GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口（API），从而使得应用软件的开发变得更加简单。嵌入式操作系统演变基于Internet的阶段21世纪无疑将是一个网络的时代，将嵌入式系统应用到各种网络环境中去的呼声自然也越来越高。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet的结合才是嵌入式技术的真正未来。信息时代和数字时代的到来，为嵌入式系统的发展带来了巨大的机遇，同时也对嵌入式系统厂商提出了新的挑战。嵌入式操作系统演变目前，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了如下新的显著变化：新的微处理器层出不穷，嵌入式操作系统自身结构的设计更加便于移植，能够在短时间内支持更多的微处理器。嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式操作系统本身，同时还要提供强大的软件开发支持包。通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中，如嵌入式数据库、移动代理、实时CORBA、Java等，嵌入式软件平台得到进一步完善。嵌入式操作系统演变各类嵌入式Linux操作系统迅速发展，由于具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、网络结构完整等特点，很适合信息家电等嵌入式系统的需要，目前已经形成了能与商业化嵌入式操作系统进行有力竞争的局面。网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提高而日益突出，以往功能单一的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构变得更加复杂，网络互联成为必然趋势。精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬件成本。提供更加友好的多媒体人机交互界面。嵌入式操作系统分类从应用领域来分：面向智能手机的嵌入式操作系统，如Android，IOS，WindowsPhone，BlackBerryOS，Symbian，FoxfireOS，UbuntuOS等；面向信息家电的嵌入式操作系统，如创维天赐电视操作系统；面向汽车电子的嵌入式操作系统，如OSEK/VDK操作系统，osCAN实时操作系统等；面向工业控制的嵌入式操作系统，如iRMX，QNX等；。。。嵌入式操作系统分类从实时性的角度来分：嵌入式实时操作系统：具有强实时特点，如VxWorks，QNX，Nuclear，OSE，DeltaOS，各种ITRONOS等；非实时嵌入式操作系统：一般只具有弱实时特点，如WindowsPhone，PalmOS，Android，IOS，版本众多的嵌入式Linux等。嵌入式操作系统分类从嵌入式系统的商业模式来分：商用型：功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，开发费用+版税；开源型：开放源码，只收服务费，没有版税。如EmbededLinux，Android，RTEMS，eCOS等。常见嵌入式操作系统资料来源：《电子产品世界2009年第1期》中国的嵌入式OS常见嵌入式操作系统开发者正在使用的目标嵌入式操作系统常见嵌入式操作系统AndroidAndroid是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。Android操作系统最初由AndyRubin开发，主要支持手机。2005年8月由Google收购注资。2007年11月，Google与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟共同研发改良Android系统。随后Google以Apache开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码。第一部Android智能手机发布于2008年10月。Android逐渐扩展到平板电脑及其他领域上，如电视、数码相机、游戏机等。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。2012年11月数据显示，Android占据全球智能手机操作系统市场76%的份额，中国市场占有率为90%。常见嵌入式操作系统IOS苹果iOS是由苹果公司开发的手持设备操作系统。苹果公司最早于2007年1月9日的Macworld大会上公布这个系统，最初是设计给iPhone使用的，后来陆续套用到iPodtouch、iPad以及AppleTV等苹果产品上。iOS与苹果的MacOSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样属于类Unix的商业操作系统。原本这个系统名为iPhoneOS，直到2010年6月7日WWDC大会上宣布改名为iOS。截止至2011年11月，根据Canalys的数据显示，iOS已经占据了全球智能手机系统市场份额的30%，在美国的市场占有率为43%。iOS

具有简单易用的界面、令人惊叹的功能，以及超强的稳定性，已经成为iPhone、iPad

和iPodtouch的强大基础。尽管其他竞争对手一直努力地追赶，但iOS

内置的众多技术和功能让Apple设备始终保持着遥遥领先的地位。常见嵌入式操作系统WindowsPhoneWindowsPhone是微软发布的一款手机操作系统，它将微软旗下的XboxLive游戏、XboxMusic音乐与独特的视频体验整合至手机中。2010年10月11日晚9点30分，微软公司正式发布了智能手机操作系统WindowsPhone，同时将谷歌的Android和苹果的IOS列为主要竞争对手。2011年2月，诺基亚与微软达成全球战略同盟并深度合作共同研发。2012年3月21日，WindowsPhone7.5登陆中国。6月21日，微软正式发布最新手机操作系统WindowsPhone8，WindowsPhone8采用和Windows8相同的内核。常见嵌入式操作系统VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司于1983年为分布式环境设计开发的具备网络功能的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分，是典型的商用操作系统。其友好的开发环境、高性能的系统内核，在实时操作系统领域是首屈一指的。VxWorks由于其良好的实时性、稳定性和可靠性，被广泛的应用在卫星、通信、军事、航空、航天等高技术领域。如美国的F-16战斗机、B2隐形轰炸机、著名的“索杰的”火星车（美国JPL实验室研制）采用的就是VXWORKS操作系统。VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX1003.1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等；支持多种处理器，如x86，i960，SunSpane，MotorlaMe68xxx，PowerPC等。常见嵌入式操作系统嵌入式Linux嵌入式Linux是嵌入式操作系统的一个新成员，其最大的特点是源代码公开并且遵循GPL协议。源代码公开，人们可以任意修改，以满足自己的应用，并且查错也很容易。遵从GPL，无须为每例应用交纳许可证费。嵌入式Linux有大量的应用软件可用，其中大部分都遵从GPL，也是开放源代码和免费的，可以稍加修改后应用于用户自己的系统。嵌入式Linux也有大量免费的优秀开发工具，且都遵从GPL，是开放源代码的。在嵌入式系统上运行Linux的一个缺点是Linux体系提供实时性能需要添加实时软件模块。而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程序的部分。由于这些实时软件模块是在内核空间运行的，因此代码错误可能会破坏操作系统从而影响整个系统的可靠性，这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。常见嵌入式操作系统嵌入式Linux在开发嵌入式Linux的时候，要注意以下几个问题：Linux的移植驱动程序的开发内核的裁剪对中文字体的支持应用软件的开发与支持常见嵌入式操作系统QNXQNX是一种商用的类Unix实时操作系统，遵从POSⅨ规范，目标市场主要是嵌入式系统。QNX成立于1980年，是加拿大一家知名的嵌入式系统开发商。QNX的应用范围极广，其中包括：控制保时捷跑车的音乐和媒体功能、核电站和美国陆军无人驾驶Crusher坦克的控制系统，还有RIM公司的BlackBerryPlayBook平板电脑。QNX是一个微内核实时操作系统，其核心仅提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间运行。所有其它OS服务，都实现为协作的用户进程，因此QNX核心非常小巧（QNX4.x大约为12Kb）而且运行速度极快。QNX提供POSⅨ.1b标准进程调度：255个进程优先级；抢占式的、基于优先级的正文切换；可选调度策略：FIFO、轮转策略、适应性策略。常见嵌入式操作系统BlackBerryOSBlackBerryOS由ResearchInMotion为其智能手机产品BlackBerry开发的专用操作系统。这一操作系统具有多任务处理能力，并支持特定的输入装置，如滚轮、轨迹球、触摸板以及触摸屏等。BlackBerry平台最著名的莫过于它处理邮件的能力。该平台通过MIDP1.0以及MIDP2.0的子集，在与BlackBerryEnterpriseServer连接时，以无线的方式激活并与MicrosoftExchange，LotusDomino或NovellGroupWise同步邮件、任务、日程、备忘录和联系人。该操作系统还支持WAP1.2。2010年末数据显示，BlackBerry操作系统BlackBerryOS在市场占有率上已经超越称霸逾十年的诺基亚，仅次于Google操作系统Android、苹果公司操作系统iOS和微软公司windowsphone操作系统，成为全球第四大智慧型手机操作系统。常见嵌入式操作系统Symbian1987年，诺基亚联合摩托罗拉、爱立信、西子、SONY和Psion(英国一家PDA制作商)联合成立Symbian，主要目的就是研发手机操作系统，供应给各个手机生产商。Symbian开发出不久，除了上述6家公司之外，日本的富士通、健伍、三洋、索尼、三星、松下和Sendo也成为了Symbian的用户。据统计，在高端智能手机领域，Symbian系统已经处在世界第一的位置。在其周围，已经吸引了为数众多的软件开发商和硬件设备生产商。Symbian的优势就在于它得到了占据市场份额大多数的手持通讯设备厂商的支持，在芬兰NOKIA的大力倡导下，已经成为一个开放的、易用的、专业的开发平台。它支持C++和java语言，支持蓝牙技术、USB接口、TCP/IP协议、多任务、短信、彩信、各种信息服务等。常见嵌入式操作系统FirefoxOSFirefoxOS，专案名称为BoottoGecko。是由谋智公司（MozillaCorporation）主导研发的开放源代码移动操作系统，采用Linux核心，应用于智能手机。这个计划于2011年7月25日对外公开，2012年7月2日宣布它的正式名称为FirefoxOS。采用开放网络（openWeb）技术，它是一种网络作业环境，以Gecko浏览器引擎为核心，采用HTML5来开发。FirefoxOS的所有应用都基于网络，希望用户一开机就能够连接上互联网，但也可通过HTML5cacheManifest或相关API在脱机时使用。FirefoxOS整个系统及运行其上的APP均是基于开放网络技术（HTML5、JavaScript、Css等）构建，所以FirefoxOSApp开发无需单独架设复杂的开发环境和学习新的开发语言。可以在任何能够运行Firefox浏览器的电脑桌面上轻松的构架一个FirefoxOS模拟器（FirefoxOSSimulator）。常见嵌入式操作系统PalmOSPalm操作系统是PalmComputing公司设计开发的一种32位嵌入式操作系统，主要用于掌上电脑。Palm操作系统一个最大的特点就是节省电力以及占用很少的系统资源。同时，它还采用开放式的架构，因此吸引了众多为PalmOS平台开发应用软件的程序设计人员。目前可以在Palm平台上运行的共享软件与免费软件已经超过一万种，各种优良的应用软件还在不断的扩增之中。常见嵌入式操作系统μC/OS-II/III

μC/OS一Ⅱ是著名的源代码公开的实时内核，是专为嵌入式应用设计的，可用于8位，16位和32位单片机或数字信号处理器（DSP）。它在原版本μC/OS的基础上做了重大改进与升级，并有了十多年的使用实践，有许多成功应用该实时内核的实例。2009年，μC/OS-III发布，相对于μC/OS-II有着较大的改变，并增加了许多功能。嵌入式操作系统体系结构

体系结构是操作系统的基础，它定义了硬件与软件的界限、内核与操作系统其他组件（文件、网络、GUI等）的组织关系、系统与应用的接口。

体系结构是确保系统的性能、可靠性、灵活性、可移植性和可扩展性的关键，目前操作系统的体系结构可分为：单块结构（单一体结构）层次结构（层次化结构）客户/服务器结构

（微内核结构）嵌入式操作系统体系结构单块结构单块结构的缺点：功能块直接关系复杂，修改任意功能块将导致其他所有功能块都需要修改，从而导致操作系统设计开发困难。这种没有层次关系的网状联系容易造成循环调用，形成死锁，从而导致操作系统可靠性降低。将OS按其功能划分为若干个具有一定独立性和大小的模块，每个模块具有某方面的管理功能，各模块之间通过已定义的接口实现交互，运行在内核态下，为用户提供服务。由几个逻辑上独立的模块构成的操作系统称为单块结构操作系统。嵌入式操作系统体系结构单块结构硬件系统服务应用程序应用程序…用户态核心态单块结构嵌入式操作系统体系结构嵌入式Linux体系结构单块结构示例嵌入式操作系统体系结构层次结构将操作系统的功能分成不同层次，低层次的功能为紧邻其上的一个层次的功能提供服务（就如网络操作系统结构中的客户机/服务器模式），而层次的功能又为更高一个层次的功能提供服务。从而每步设计都是建立在可靠的基础上，每一层仅能使用其提供的功能和服务，这样可使系统的安全和验证都变得更容易。这样的操作系统是层次结构的操作系统。层次结构操作系统的主要特点是：保证了系统正确性；使系统的扩充和维护更加容易。嵌入式操作系统体系结构层次结构硬件基本进程管理虚存管理I/O和设备管理进程间通信文件系统用户用户模式内核模式层次结构嵌入式操作系统体系结构iOS体系结构层次结构示例iOS体系结构

核心操作系统层：包括内存管理、文件系统、电源管理以及一些其他的操作系统任务。它可以直接和硬件设备进行交互。核心操作系统层包括以下这些组件：OSXKernel

Mach3.0

BSDSockets

PowerMgmt

FileSystemKeychain

Certificates

SecurityBonjouriOS体系结构

核心服务层：可以通过它来访问iOS的一些服务。它包括以下这些组件：Collections

AddressBook

NetworkingFileAccess

SQLite

CoreLocationNetServices

Threading

PreferencesURLUtilitiesiOS体系结构

媒体层：通过它可以在应用程序中使用各种媒体文件，进行音频与视频的录制，图形的绘制，以及制作基础的动画效果。它包括以下这些组件：CoreAudio

OpenGL

AudioMixingAudioRecording

VideoPlayback

JPG，PNG，TIFFPDF

Quartz

CoreAnimationOpenGLESiOS体系结构

可触摸层：这一层为应用程序开发提供了各种有用的框架，并且大部分与用户界面有关，本质上来说它负责用户在iOS设备上的触摸交互操作。它包括以下这些组件：Multi-TouchEvents

CoreMotion

CameraViewHierarchy

Localization

AlertsWebViews

ImagePicker

Multi-TouchControls在CocoaTouch层中的很多技术都是基于Objective-C语言的。Objective-C语言为iOS提供了像集合、文件管理、网络操作等支持。像UIKit框架，它为应用程序提供了各种可视化组件，比如像窗口（Window）、视图（View）和按钮组件（UIButton）。CocoaTouch层中的其他框架，对我们在应用程序中的开发来说也是非常有用的，如访问用户通信录功能框架、获取照片信息功能的框架、负责加速感应器和三维陀螺仪等硬件支持的框架。嵌入式操作系统体系结构WindowsPhone8体系结构层次结构示例嵌入式操作系统体系结构eCos体系结构层次结构示例嵌入式操作系统体系结构客户/服务器结构（微内核结构）

上面两种体系结构的操作系统的所有功能都在内核态下运行,而从用户态转换为内核态是有时间成本的，这样就造成操作系统效率低下。其次，在内核态运行的程序可以访问所有资源，因此其安全性和可靠性要求十分高。在操作系统很小时，将其设计得可靠和安全不是特别困难。因此，微内核结构就产生了，它只将操作系统核心中的核心放在内核态运行，其他功能都移到用户态。这样就同时提高了效率和安全性。嵌入式操作系统体系结构客户/服务器结构（微内核结构）客户/服务器结构的操作系统的主要特点是：进一步提高了系统的可扩展性；增强了系统的可靠性、安全性；提供了分布式系统的支持；融入了面向对象技术，提高了可移植性。嵌入式操作系统体系结构优点一致接口：微内核提供一致接口可扩展性：扩展对新的软件/硬件支持灵活性：可伸缩可移植性分布式系统支持适用于面向对象操作系统环境缺点通过微内核构造和发送信息、接受应答并解码所花费的时间比进行一次系统调用的时间多；很大程度取决于微内核的大小和功能。客户/服务器结构（微内核结构）嵌入式操作系统体系结构客户/服务器结构（微内核结构）

目前嵌入式操作系统主要采用分层和模块化相结合的结构或微内核结构。分层和模块化结合的结构将操作系统分为硬件无关层、硬件抽象层和硬件相关层，每层再划分功能模块。这样移植工作便集中在硬件相关层，与其余两层无关，功能的伸缩则集中在模块上，从而确保其具有良好的可移植性和可伸缩性。而采用微内核结构，则可利用其可伸缩的特点适应硬件的发展，便于扩展。嵌入式操作系统体系结构客户/服务器结构（微内核结构）客户/服务器结构（微内核结构）硬件进程服务用户态核心态应用程序客户内存服务微内核文件服务网络服务显示服务发送应答嵌入式操作系统体系结构Android体系结构客户/服务器结构示例嵌入式操作系统体系结构VxWorks6.2体系结构客户/服务器结构示例嵌入式操作系统体系结构SymbianS60体系结构客户/服务器结构示例嵌入式操作系统体系结构MeeGo体系结构客户/服务器结构示例嵌入式操作系统体系结构FirefoxOS体系结构客户/服务器结构示例嵌入式操作系统体系结构QNX4.25的体系结构：客户/服务器结构客户/服务器结构示例用户模式应用应用应用网络管理器图形管理器设备管理器文件系统管理器网络驱动图形驱动设备驱动文件系统驱动硬件内核模式内核（微内核）嵌入式操作系统组成嵌入式操作系统一般由内核、嵌入式TCP/IP网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式图形用户界面等组成。内核内核是嵌入式操作系统的基础，也是必备部分。提供任务管理、内存管理、通信、同步与互斥机制、中断管理、时间管理及任务扩展等功能。提供特定应用编程接口（目前还未有统一的标准）。嵌入式操作系统组成内核—任务管理内核的核心部分，具有任务调度、创建任务、删除任务、挂起任务、解挂任务、设置任务优先级等功能。通用计算机的操作系统追求的是最大的吞吐率，为了达到最佳整体性能，其调度原则是公平，采用Round-Robin或可变优先级调度算法，调度时机主要以时间片为主驱动。而嵌入式操作系统多采用基于静态优先级的可抢占的调度，任务优先级是在运行前通过某种策略静态分配好的，一旦有优先级更高的任务就绪就马上进行调度。嵌入式操作系统组成内核—内存管理嵌入式操作系统的内存管理比较简单。通常不采用虚拟存储管理，而采用静态内存分配和动态内存分配（固定大小内存分配和可变大小内存分配）相结合的管理方式。有些内核利用MMU机制提供内存保护功能。通用操作系统广泛使用了虚拟内存的技术，为用户提供一个功能强大的虚存管理机制。嵌入式操作系统组成内核—通信、同步和互斥机制这些机制提供任务间、任务与中断处理程序间的通信、同步和互斥功能。一般包括信号量、消息、事件、管道、异步信号和共享内存等功能。与通用操作系统不同的是，嵌入式操作系统需要解决在这些机制的使用中出现的优先级反转问题。嵌入式操作系统组成内核—中断管理中断管理一般具有以下功能：安装中断服务程序；中断发生时，对中断现场进行保存，并且转到相应的服务程序上执行；中断退出前，对中断现场进行恢复；中断栈切换；中断退出时的任务调度。嵌入式操作系统组成内核—时间管理提供高精度、应用可设置的系统时钟，该时钟是嵌入式系统的时基，可设置为十毫秒以下。提供日历时间，负责与时间相关的任务管理工作如任务对资源有限等待的计时、时间片轮转调度等，提供软定时器的管理功能等。通用操作系统的系统时钟的精度由操作系统确定，应用不可调，且一般是几十个毫秒。嵌入式操作系统