嵌入式技術(shù)帶動(dòng)開(kāi)源Linux操作系統(tǒng)的發(fā)展
出處:王麗英 發(fā)布于:2011-09-02 11:57:02
Linux是一類Unix計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核的名字也是"Linux".Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開(kāi)放源代碼發(fā)展中著名的例子。嚴(yán)格來(lái)講,Linux這個(gè)詞本身只表示Linux內(nèi)核,但在實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來(lái)形容整個(gè)基于Linux內(nèi)核,并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)。Linux得名于計(jì)算機(jī)業(yè)余愛(ài)好者LinusTorvalds.
今日電子:嵌入式微處理器作為嵌入式系統(tǒng)的器件,對(duì)嵌入式設(shè)備的性能起著關(guān)鍵作用。在嵌入式微處理器領(lǐng)域,您認(rèn)為近幾年出現(xiàn)了哪些新技術(shù)?嵌入式微處理器有哪些發(fā)展方向?

MIPS科技公司市場(chǎng)總監(jiān)Mark Throndson:橫向技術(shù),像32位微控制器和FPGA將隨著廣泛應(yīng)用繼續(xù)走向繁榮。對(duì)于FPGA,小批量的產(chǎn)品更為適合。對(duì)于大批量的垂直應(yīng)用,我們將看到像在數(shù)字電視的SoC上集成MIPS處理器那樣繼續(xù)采用定制ASIC.
不管業(yè)務(wù)模式如何,多核就是這樣。摩爾定律不能為明天的嵌入式應(yīng)用繼續(xù)提供增加裕量,尤其是在融合的消費(fèi)電子設(shè)備。在這些設(shè)備中,性能要求一直在不斷增加。多核可以并行多項(xiàng)工作并降低功耗。我們的MIPS32 1004K一致多處理系統(tǒng)中的多線程使多核解決方案更加有效。
軟件工程成本每年都在以大約20%~25%的速度遞增,而超過(guò)50%的設(shè)計(jì)成本都是在90nm及以下的軟件。這種趨勢(shì)意味著公司必須更多地利用標(biāo)準(zhǔn)IP核來(lái)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。越來(lái)越多的軟件還意味著強(qiáng)大的調(diào)試工具非常重要。在線儀器尤其重要,因?yàn)樗筛纳粕顚幼酉到y(tǒng)及其接口的可視性。沒(méi)有這種可視性,設(shè)計(jì)人員就無(wú)法滿足成本和上市時(shí)間的要求。
MIPS技術(shù)公司是一家設(shè)計(jì)制造高性能、次及嵌入式32位和64位處理器的廠商,在RISC處理器方面占有重要地位。1984年,MIPS計(jì)算機(jī)公司成立。1992年,SGI收購(gòu)了MIPS計(jì)算機(jī)公司。1998年,MIPS脫離SGI,成為MIPS技術(shù)公司。MIPS公司設(shè)計(jì)RISC處理器始于二十世紀(jì)八十年代初,1986年推出R2000處理器,1988年推R3000處理器,1991年推出款64位商用微處器R4000.之后又陸續(xù)推出R8000(于1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型號(hào)。

賽靈思亞太區(qū)市場(chǎng)與應(yīng)用總監(jiān)張宇清:嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的器件。根據(jù)用途,可分為以下四種:嵌入式微控制器(MCU),嵌入式微處理器(EMPU),嵌入式DSP處理器(DSP)和嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)。嵌入式微處理器市場(chǎng)已成為眾家必爭(zhēng)之地,有如近英特爾Atom處理器將與ARM在嵌入式領(lǐng)域正面沖突。英特爾希望進(jìn)一步降低Atom處理器成本,也意味著該公司試圖從消費(fèi)性電子、嵌入式、手持式與當(dāng)紅的Netbook等四個(gè)領(lǐng)域,吸引更多客戶。
賽靈思公司(NASDAQ:XLNX)是完整可編程邏輯解決方案的領(lǐng)導(dǎo)廠商,占有該市場(chǎng)超過(guò)一半以上的份額,2008年度賽靈思公司的收入為19.1億美元。賽靈思屢獲殊榮的各種產(chǎn)品,包括硅片、軟件、IP、開(kāi)發(fā)板、入門套件,可使設(shè)計(jì)者為多種終端市場(chǎng)提供應(yīng)用并大大縮短上市時(shí)間,包括航天/國(guó)防、汽車、消費(fèi)類、工業(yè)和有線/無(wú)線通訊等。賽靈思公司總部設(shè)在美國(guó)加州圣何塞,并在科羅拉多、愛(ài)爾蘭、日本和新加坡設(shè)有重要的運(yùn)營(yíng)設(shè)施。賽靈思于1990年在納斯達(dá)克公開(kāi)上市(NASDAQ:XLNX),并在之后的每個(gè)財(cái)年都擁有良好的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)金流。2008財(cái)政年度,公司在亞太區(qū)的收入占了總收入的29%.

Microchip高性能單片機(jī)部產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Lucio Di Jasio:出于對(duì)技術(shù)的慎重,嵌入式控制市場(chǎng)較之個(gè)人電腦業(yè)始終略顯保守。舉例來(lái)說(shuō),嵌入式控制應(yīng)用固守5V技術(shù),因而幾年來(lái)應(yīng)用的體積始終不盡如人意。近,這樣的情況大有改觀。3V及更低電壓的技術(shù)幾乎已經(jīng)遍及所有的應(yīng)用領(lǐng)域,只有一部分汽車應(yīng)用仍采用5V技術(shù)。采用較低的電壓促使應(yīng)用體積的縮小,進(jìn)而可以提高集成度。8位單片機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。如今,對(duì)于8位單片機(jī)而言,帶有128KB閃存,既具有種類繁多的傳統(tǒng)數(shù)字和模擬外設(shè)(定時(shí)器、PWM和ADC等),又能提供以太網(wǎng)和全速USB接口,已經(jīng)不是什么稀罕事了,而在過(guò)去這些往往是大很多的架構(gòu)才有的"".16位領(lǐng)域也經(jīng)歷了類似的變革,在較為傳統(tǒng)的單片機(jī)架構(gòu)中融入了DSP功能(這種新的器件稱為DSC,即數(shù)字信號(hào)控制器),從而實(shí)現(xiàn)更高的性能,而價(jià)位又是大多數(shù)電機(jī)控制和數(shù)控電源應(yīng)用承擔(dān)得起的。然而,近兩年根本的創(chuàng)新當(dāng)屬32位單片機(jī)這一旨在滿足型嵌入式控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品,32位單片機(jī)不僅經(jīng)濟(jì)高效而且易于使用。
Microchip Technology Incorporated(納斯達(dá)克股市代號(hào):MCHP)是的單片機(jī)和模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商,為數(shù)以千計(jì)的消費(fèi)類產(chǎn)品提供低風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、更低的系統(tǒng)總成本和更快的產(chǎn)品上市時(shí)間。Microchip公司自成立以來(lái),就密切關(guān)注嵌入控制半導(dǎo)體產(chǎn)品市場(chǎng)。為了占領(lǐng)市場(chǎng),集中了所有的技術(shù)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售等各方面資源發(fā)展了兩大拳頭產(chǎn)品:PIC8位單片機(jī)(MCU)和高品質(zhì)的串行EEPROM.到目前為止,Microchip公司已推出微控制器外圍設(shè)備、模擬產(chǎn)品、RFID智能卡、KEELOQ保安產(chǎn)品,可設(shè)計(jì)出更全面,更具價(jià)值的嵌入控制系統(tǒng)方案,以滿足用戶日益增長(zhǎng)的需求

麥克泰公司董事長(zhǎng)何小慶:嵌入式處理器和微控制器(MCU)的界限變得模糊,二者體系架構(gòu)都在向著ARM、X86 SoC發(fā)展,處理能力已經(jīng)接近桌面電腦;嵌入式處理器的功耗越來(lái)越低,未來(lái)嵌入式智能裝置可以長(zhǎng)效和不間斷地運(yùn)行,超低功耗處理器和技術(shù)發(fā)展空間很大;互聯(lián)網(wǎng)將改變傳統(tǒng)嵌入式處理器設(shè)計(jì)和應(yīng)用,面向互聯(lián)網(wǎng)和Web2.0的嵌入式處理器將大有可為。
京麥克泰軟件技術(shù)有限公司系中美合作企業(yè), 1995 年在北京成立, 2000 年在上海設(shè)立辦事處,公司長(zhǎng)期致力于引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)嵌入式軟件產(chǎn)品,產(chǎn)品主要包括Abatron BDI3000/BDI2000 通用JTAG仿真器,J&D CodeViser手機(jī)ARM仿真器,Computex ARM、SH、Xilinx仿真器,Signum ARM和DSP JTAG仿真器;IAR 的8位、16位、ARM、CodeFire 軟件工具,USI LinuxScope Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)調(diào)試器,CodeSourcery Sourcery G++集成開(kāi)發(fā)工具,新一代Atollic ARM平臺(tái)集成開(kāi)發(fā)工具;MontaVista Linux操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái),Micrium μC/OS-II/μC/OS-III單片機(jī)操作系統(tǒng)及組件FS,GUI,USB,CAN等,測(cè)試軟件Parasoft以及其它中間件軟件包:Interniche網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,Unicoi網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和實(shí)時(shí)流媒體協(xié)議及VoIP解決方案,瑞典Mimer嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù),Goahead embeddedMIND網(wǎng)絡(luò)管理軟件;EmbeddedPlanet PowerPC OEM板卡,Innovative Integration TI DSP數(shù)據(jù)采集單板;SystemVue 和Genesys通信和射頻設(shè)計(jì)軟件等近20余種軟件和工具產(chǎn)品。
今日電子:嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式設(shè)備與用戶交流的接口,目前有哪些主流的嵌入式操作系統(tǒng)?您比較看好哪些操作系統(tǒng)的發(fā)展?

MIPS科技公司副總裁Rick Leatherman:SoC的操作系統(tǒng)要求初是由小占位空間的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)提供的,如ThreadX、Integrity、VxWorks、Nucleus和QNX等。隨著消費(fèi)電子的需求,如機(jī)頂盒、DVD和數(shù)字電視及其功能的不斷擴(kuò)展,作為嵌入操作系統(tǒng)的Linux開(kāi)始獲得青睞。在小占位空間RTOS仍在廣泛采用的同時(shí),Linux迅速增長(zhǎng),現(xiàn)已成為消費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域廣泛采用的操作系統(tǒng)。由于對(duì)潛在的Linux應(yīng)用沒(méi)有限制,大多數(shù)的分析師認(rèn)為在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)它將成為主要的操作系統(tǒng)。
MIPS架構(gòu)一直得到了卓越的小占位空間的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的廣泛支持。隨著Linux越來(lái)越多獲得市場(chǎng)認(rèn)可,很明顯MIPS架構(gòu)是天作之合,必須記住MIPS架構(gòu)初是為運(yùn)行UNIX而設(shè)計(jì)的,Linux是UNIX的直系后裔。MIPS架構(gòu)確實(shí)是完美的Linux引擎。
張宇清:主流的嵌入式操作系統(tǒng)有Windows CE、Symbian、嵌入式Linux、VxWorks、uC/OS等。目前各種嵌入式Linux操作系統(tǒng)正迅速發(fā)展,已經(jīng)形成了能與Windows CE等嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行有力競(jìng)爭(zhēng)的局面。嵌入式Linux操作系統(tǒng)的迅速崛起,主要由于人們對(duì)自由軟件的渴望與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的特制性,要求提供系統(tǒng)源碼層次上的支持,而嵌入式Linux正適應(yīng)了這一需求,它不僅具有開(kāi)放源代碼、系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高、內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整的有點(diǎn),且裁減后的系統(tǒng)很適于如信息家電等嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。嵌入式Linux操作系統(tǒng)的產(chǎn)品化及可靠性是目前受制約的一個(gè)重要因素。
WindowsCE作業(yè)系統(tǒng)是Windows家族中的成員,專門設(shè)計(jì)給掌上型電腦(HPCs)所使用的電腦環(huán)境。這樣的作業(yè)系統(tǒng)可使完整的可攜式技術(shù)與現(xiàn)有的Windows桌面技術(shù)整合工作。WindowsCE被設(shè)計(jì)成針對(duì)小型設(shè)備(它是典型的擁有有限內(nèi)存的無(wú)磁盤系統(tǒng))的通用操作系統(tǒng),WindowsCE可以通過(guò)設(shè)計(jì)一層位于內(nèi)核和硬件之間代碼來(lái)用設(shè)定硬件平臺(tái),這即是眾所周知的硬件抽象層(HAL)(在以前解釋時(shí),這被稱為OEMC(原始設(shè)備制造)適應(yīng)層,即OAL;內(nèi)核壓縮層,即KAL.以免與微軟的WindowsNT操作系統(tǒng)HAL混淆)。不象其它的微軟Windows操作系統(tǒng),WindowsCE并不是代表一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的相同的對(duì)所有平臺(tái)適用的軟件。為了足夠靈活以達(dá)到適應(yīng)廣泛產(chǎn)品需求,WindowsCE采用標(biāo)準(zhǔn)模式,這就意味著,它能夠由一系列軟件模式做出選擇,從而使產(chǎn)品定制。另外,一些可利用模式也可作為其組成部分,這意味著這些模式能夠通過(guò)從一套可利用的組份做出選擇,從而成為標(biāo)準(zhǔn)模式,通過(guò)選擇,能夠達(dá)到系統(tǒng)要求的模式,OEM能夠減少存儲(chǔ)腳本和操作系統(tǒng)的運(yùn)行。
隨著硬件技術(shù)、應(yīng)用需求和開(kāi)發(fā)需求的變化,如,微電子技術(shù):芯片的集成技術(shù)和片上系統(tǒng);強(qiáng)實(shí)時(shí)、高可靠應(yīng)用需求:飛機(jī)、火箭控制等;開(kāi)發(fā)需求:信息家電等,需要越來(lái)越多的研究和設(shè)計(jì)人員參與嵌入系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),如同臺(tái)式系統(tǒng)一樣嵌入系統(tǒng)需要使用方便、功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)系統(tǒng),嵌入操作系統(tǒng)也需要支持面向?qū)ο蠛涂芍赜玫燃夹g(shù)。
Lucio Di Jasio:目前,這一市場(chǎng)仍可分為兩部分。一方面,存在大量相對(duì)高端的應(yīng)用,它們具備運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(可能是Windows CE或一個(gè)Linux衍生系統(tǒng))所需的資源。盡管這些操作系統(tǒng)已被壓縮至一度被認(rèn)為不可思議的小尺寸(2~4MB),但是這個(gè)大小對(duì)于依賴8位和16位單片機(jī)來(lái)符合其預(yù)算的嵌入式控制應(yīng)用來(lái)說(shuō),仍然是巨大而遙不可及的。
我個(gè)人認(rèn)為有意思的發(fā)展來(lái)自下面提及的另一個(gè)方面。GNU編譯器及一些兼容的GNU"工具鏈"(由一些16位和32位單片機(jī)的編譯器和函數(shù)庫(kù)提供)的使用開(kāi)創(chuàng)了這樣的先河:使得嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員有機(jī)會(huì)嘗試編寫開(kāi)放式源代碼;就像潘多拉的盒子,一旦開(kāi)啟就很難合上并重新置于一旁。但是,當(dāng)今的許多開(kāi)放式源代碼都是針對(duì)Linux操作系統(tǒng)編寫的,正因?yàn)槿绱?,人們才設(shè)計(jì)了以現(xiàn)代16位和32位單片機(jī)架構(gòu)(見(jiàn)上一個(gè)問(wèn)題)為目標(biāo)的新一代RTOS來(lái)模擬Linux的一些功能。這些RTOS符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)(例如,Rowebots公司的UNISON),其代碼尺寸比真正的Linux小一個(gè)數(shù)量級(jí)。Micrium uC/OS-II也值得一提,它符合MISRA C標(biāo)準(zhǔn),提供兼容OSEK的模塊和極大的安裝庫(kù),甚至可以用在對(duì)安全性要求很高的應(yīng)用中。
運(yùn)用類似于用在開(kāi)放式源代碼方面的方法,還有一種新鮮而有趣的行銷模式:通過(guò)提供完全的基本RTOS平臺(tái)(完整的源代碼)來(lái)吸引新一代嵌入式控制設(shè)計(jì)人員,這是目前非常流行的做法。從freeRTOS的名稱不難看出,上述RTOS平臺(tái)正屬于這一類。您可能已經(jīng)預(yù)計(jì)到了,的RTOS無(wú)法提供足夠的支持。您必須依賴于論壇,事實(shí)上是依賴于集體提供的幫助和建議。對(duì)于那些需要支持的用戶,則可以輕松地將該版本升級(jí)至稱為SafeRTOS的收費(fèi)版本。升級(jí)后的版本不僅通過(guò)了經(jīng)過(guò)的安全性測(cè)試并且符合IEC 61508標(biāo)準(zhǔn),還使您能夠全天候訪問(wèn)和研發(fā)人員團(tuán)隊(duì)。
何小慶:嵌入式操作系統(tǒng)依然呈現(xiàn)百花齊放的態(tài)勢(shì),以Linux為代表的開(kāi)源操作系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸成熟和穩(wěn)定,在消費(fèi)電子產(chǎn)品上優(yōu)勢(shì)很大;各種私有的嵌入式操作系統(tǒng)在針對(duì)汽車、軍事、無(wú)線傳感網(wǎng)、智能卡等行業(yè)依然占據(jù)重要地位;面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)裝置、面向安全的嵌入式操作系統(tǒng)將大有前途。

Lantronix亞太區(qū)銷售經(jīng)理歐竟成:越來(lái)越多的工程師使用的嵌入式Linux解決方案的原因如下:1.客戶可以很容易地獲得嵌入式Linux.2.由于它是一個(gè)開(kāi)放source,客戶有更多的控制on low level.3.有許多第三者提供source code.但是,工程師使用嵌入式Linux時(shí)需要注意操作系統(tǒng)和硬件兼容性問(wèn)題,這可能造成工程師的負(fù)擔(dān),因?yàn)樗麄兏鼘W⒂陂_(kāi)發(fā)應(yīng)用層。因此,一些客戶開(kāi)始尋找全面解決方案的嵌入式系統(tǒng),這意味著硬件+操作系統(tǒng),這幫助他們縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。

風(fēng)河中國(guó)區(qū)總經(jīng)理韓青:從總的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,嵌入式操作系統(tǒng)正在大規(guī)模地從各產(chǎn)品廠商自行開(kāi)發(fā)和維護(hù)的in-house操作系統(tǒng)向商業(yè)級(jí)RTOS的轉(zhuǎn)變。智能化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今電子設(shè)備發(fā)展重要的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)給設(shè)備軟件帶來(lái)的挑戰(zhàn)就是開(kāi)發(fā)成本和復(fù)雜度激增,以致對(duì)于任何一家企業(yè),使用自己in-house的嵌入式操作系統(tǒng)根本不可能適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求和壓力。與此同時(shí),Linux正在成為嵌入式軟件平臺(tái)的重要選擇,由于且開(kāi)放源代碼,不僅顯著降低了嵌入式操作系統(tǒng)的使用成本,而且可以從廣泛的開(kāi)放源代碼社區(qū)獲得豐富的資源。不過(guò),與此同時(shí)所產(chǎn)生的新問(wèn)題就是:開(kāi)放源碼社區(qū)所獲得的各種資源質(zhì)量如何鑒定和把關(guān)?眾多來(lái)源如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化?因此,嵌入式Linux平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化成為其順利發(fā)展的關(guān)鍵。
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