嵌入式系统开发选择Linux

在过去的十年中,嵌入式系统的开发发生了很大的变化。以前嵌入式设备往往是一个孤立的、资源有限的系统,它们追求的是在有限的价格上满足一定的功能性要求。通常它们采用那些功能并不强大的cpu,这也是开发者不得不尽可能地压缩嵌入式系统性能的原因。而今天人们对嵌入式设备在智能化和互连性上提出了要求,这使得嵌入式设备不再是孤立的,他们要通过互联网、无线或是其他的方式实现相互连接,同时它们也是软件生态系统（softwareecosystem）的一部分。最初的嵌入式设备是单一用途的,它们拥有各自独特的显示方式和用户界面;而今天它们变成了我称之为“等同pc”的系统。它们必须运行很多相同的应用程序,它们需要采用相同的方式实现互连或是在某些情况下增强互连性。因此你可以看到在传统的实时操作系统（rtos）之上建立应用程序的必要性。作为内部开发（in-housedeveloped）操作系统的替代方式,rtos的出现使得建立嵌入式应用变得更加容易。

　　在2000年以前,大多数的嵌入式系统仍然建立在内部开发的操作系统（os）基础之上,但在此之后,windriver和其他的商业化rtos产品逐渐赢得了越来越大的市场份额。

　　如果开发者试图通过内部开发建立某些嵌入式系统,就不得不建立从固件到应用程序的完整的软件栈（softwarestack）。垂直集成在给开发者带来很大的控制能力的同时,也需要其在开发和维护上进行大量的投入。在过去的五年中,在经历了全球性的经济危机之后,面市时间（time-to-market）意味着一切,追求附加值成为电子业重要的追求。因此,如果你是一个工程经理,考虑到你手中的资源,你是宁愿投资去创建一个自主产权的操作系统软件平台,还是去开发那些可以给你的应用带来差异化的技术呢？我相信你会选择后者,因为开发者通常希望使他们的应用变得与众不同。这就使得内部开发操作系统整合自主产权内核的方法逐渐被淘汰。

　　如果你使用vxworks或者是psos,仍然免不了要在建立应用软件和中间件上进行大量投入。这是因为围绕在这些操作系统周边的生态资源十分有限。例如对于vxworks,只有一种webserver可供使用,而如果采用linux,会有八九种webserver供你选择;vxworks只提供了一种网页浏览器,而linux有16种不同的网页浏览器支持。通常情况下对于某种实时系统你只能选择一种文件系统——通常情况下为与windows兼容而选用fat文件系统;而linux包含八九种本地文件系统,它们可以与十多种外部文件系统兼容。

　　传统的rtos与linux相比还有一个很大的不同——传统的rtos是一系列“服务”的集合（librariesofservices）,开发者需要一个功能就加入一个功能,如果开发者不需要就将它们去掉。但这就意味着建立在一个rtos上的系统的每一个执行程序都是不同的,因为开发者只是与那些需要的“服务”相联系,你建立的是一组非常独特的服务集合。这并不象是一个操作系统。而象linux这样的操作系统提供了一个统一的平台,这使得那些智能设备不但可以获得更好的互连性,增强它们彼此之间的差异性,同时也使它们获得了不同的生命周期。

　　以手机的开发为例,一部智能手机在离开工厂时,它具有一系列确定的功能。但是在销售渠道中,人们往往希望对它原有的功能进行修改,或是加入其他的功能。运营商希望在他们销售的手机中体现出更多的差异化,他们希望加入诸如游戏等更多的服务。而最终用户也许还希望能够从第三方购买到更丰富的游戏（和其他服务）。如果开发者的手机是一个单一用途的设备,它只能提供有限的服务,那么在它基础上建立服务和其他增值功能将是非常困难的。但如果开发者面对的是一部采用嵌入式linux的手机,并了解api和相关的标准,他们就可以十分迅速地建立起丰富的软件生态系统并迅速占领市场。产品长期的差异化与互连性息息相关,这包括它的网络互连性、与中间件的互连性,以及与外围生态环境的互连性。linux作为一个“在互联网上成长起来的动物”,无论从哪方面讲都应该算是互连性最好的操作系统。

　　有人会将linux与微软的windows相比较,确实windows具有很好的互连性,且具有非常全面的软件栈。但一旦开发者用windows建立了产品,他也就丧失了实现差异化的机会。仅仅将windowsos加到你的产品中并实现商用是十分迅速的。所以如果你想获得面市时间上的优势,windows会给你带来很多功能性上的优势。但是你获得功能性的同时,也就失去了差异化的机会。

　　当然,windows还有其他一些技术上的问题,这主要体现在可靠性和软件规模方面。windows的“体积”十分庞大。人们都在说linux很大,确实与传统rtos的70~80k的代码规模相比,linux的大小通常在几兆字节,而最小的windowsce的代码规模也有27mb（biplip标注：应该是2~3mb）。出于政治和法律上的考虑,微软是不能将windows进行拆分的。

　　同时,windows和其它rtos还将遇到来自用户不断增加的使用成本（runtimecosts）方面的挑战,因为他们收取高额的版税。嵌入式windows的版权费大约为每拷贝12~15美元。对于那些大