嵌入式操作系統(tǒng)在中國(guó)的發(fā)展

一、什么是嵌入式軟件  
　　嵌入式軟件是數(shù)字化產(chǎn)品的核心，作為嵌入式軟件的基礎(chǔ)和龍頭，嵌入式操作系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中扮演了越來(lái)越重要的角色。所謂嵌入式軟件(Embedded Software)，從廣義上講是計(jì)算機(jī)軟件的一種，是由程序及其文檔組成，可分成系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件三類。

　　嵌入式軟件是與嵌入式系統(tǒng)密不可分的。嵌入式系統(tǒng)最初是指用以控制設(shè)備的計(jì)算機(jī)，通常是在設(shè)備內(nèi)部，為了控制設(shè)備行為或是嵌入在其它系統(tǒng)中的一種專用軟件和硬件。它一旦啟動(dòng)就執(zhí)行某一特定的程序，中間無(wú)需人工干預(yù)，直到關(guān)機(jī)為止。但通常要求具有實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，一般不要求復(fù)雜的用戶界面，甚至不要求支持鍵盤、顯示器、串行口、硬盤等外設(shè)接口，也不需用戶進(jìn)行二次開發(fā)。它被廣泛地用于儀器儀表、工業(yè)控制設(shè)備、電梯、程控交換機(jī)、微波設(shè)備、交通燈、家用電器等設(shè)備中。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)具有了新的內(nèi)涵，同時(shí)萌生了許多形態(tài)各異的接入設(shè)備，如手持電腦、可上網(wǎng)的無(wú)線移動(dòng)手機(jī)、機(jī)頂盒、家庭網(wǎng)關(guān)、可上網(wǎng)的電視機(jī)、可上網(wǎng)的車載盒、智能家用電器等等。相應(yīng)地對(duì)嵌入式軟件也提出了與最初不同的要求。

　　二、嵌入式操作系統(tǒng)的基本組成

　　嵌入式操作系統(tǒng)種類繁多，有資源開銷很少的IC卡操作系統(tǒng)，也有功能較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。這些嵌入式操作系統(tǒng)從功能到性能各具特色，為各種硬件環(huán)境及應(yīng)用提供了相應(yīng)的支持和服務(wù)。

　　目前,市場(chǎng)上共有幾十種操作系統(tǒng)，有深嵌入系統(tǒng)，也有淺嵌入式系統(tǒng)；有多任務(wù)系統(tǒng)，也有單任務(wù)系統(tǒng)；有實(shí)時(shí)系統(tǒng)，也有分時(shí)系統(tǒng)?？傊?，不同廠商推出的操作系統(tǒng)或多或少都有差異，但許多嵌入式操作系統(tǒng)一般具有如下一些內(nèi)容和功能：系統(tǒng)核心、窗口圖形系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。

　　當(dāng)前許多嵌入式操作系統(tǒng)都有一個(gè)多任務(wù)核心，以滿足多種嵌入式系統(tǒng)的需要，對(duì)于系統(tǒng)核心的功能，各種嵌入式系統(tǒng)差別較大，但即使是微內(nèi)核系統(tǒng)，系統(tǒng)核心也負(fù)責(zé)完成如下一些基本任務(wù)：進(jìn)程間通訊、線程調(diào)度、中斷和內(nèi)存管理等。

　　在一些嵌入式系統(tǒng)中，窗口系統(tǒng)沒(méi)有被采用，隨著嵌入式操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)性能的提高，窗口系統(tǒng)越來(lái)越成為許多嵌入式操作系統(tǒng)的重要內(nèi)容。窗口系統(tǒng)一般具有如下一些基本功能：窗口管理功能、接口，提供菜單、按紐、編輯框、組合框、控件框、滾動(dòng)條、對(duì)話框和默認(rèn)窗口等多種窗口界面對(duì)象。許多嵌入式操作系統(tǒng)都有文件系統(tǒng)，一般支持ROM、RAM、FLASH和外接卡文件系統(tǒng)，提供文件的創(chuàng)建、打開、讀寫和檢索等功能。

　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)是大多嵌入式系統(tǒng)的重要內(nèi)容，驅(qū)動(dòng)內(nèi)容包括RS232接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、LCD、筆、鼠標(biāo)、觸摸屏等。嵌入式設(shè)備正逐漸成為主要的互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，與之對(duì)應(yīng)，嵌入式操作系統(tǒng)也必須支持相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，目前許多嵌入式操作系統(tǒng)都支持TCP/IP。

　　三、嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　20世紀(jì)80年代，商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)開始得到蓬勃發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外已有幾十種商業(yè)操作系統(tǒng)可供選擇，如VxWorks、pSOS、Palm、OS、Neculeus、Windows、CE和“女媧Hopen”等。

     在中國(guó)，嵌入式操作系統(tǒng)可分為兩大類型：一類是自主版權(quán)的操作系統(tǒng)，另一類是基于Linux的操作系統(tǒng)。自主版權(quán)的操作系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)有“女媧Hopen”操作系統(tǒng)、桑夏2000操作系統(tǒng)和DeltaOS操作系統(tǒng)等?！芭畫zHopen”是凱思集團(tuán)推出的產(chǎn)品，目前已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，目前“女媧Hopen”已能支持所有主流的嵌入式芯片。凱思與聯(lián)想、TCL、Motorola、Winbond、上海貝爾等國(guó)內(nèi)外知名廠商合作開發(fā)出了多種產(chǎn)品：聯(lián)想“天璣810”、天璣e卡通、“天璣911”、TCL集團(tuán)家庭信息顯示器HiD、天億股票機(jī)頂盒、VoD視頻點(diǎn)播機(jī)頂盒等。

　　桑夏2000操作系統(tǒng)是深圳桑夏公司推出的產(chǎn)品，是一個(gè)面向嵌入式應(yīng)用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具備文件系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，提供了基本的圖形用戶接口，支持層次化、模塊化的軟件模型，可行動(dòng)在“龍珠”等三種系列的CPU上，支持包括TCP/IP協(xié)議在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。

　　DeltaOS是北京銀京成公司開發(fā)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它主要包括：內(nèi)核DeltaCORE、嵌入式TCP/IP DeltaNET、嵌入式文件系統(tǒng)DeltaFILE以及嵌入式圖形接口DeltaGUI。DeltaOS支持ARM7、StrongARM、PPC8XX、PPC4XX、X86、MIPS等多種嵌入式微處理器，可應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、工業(yè)控制及軍用電子產(chǎn)品中。

　　近年來(lái)，嵌入式Linux進(jìn)展較快。在中國(guó)，以Linux為基礎(chǔ)的嵌入式操作系統(tǒng)比較活躍，其中中軟Linux、紅旗Linux、東方Linux是業(yè)界的代表。

　　中軟總公司以數(shù)控平臺(tái)為背景，推出了中軟Linux3.0。中軟嵌入式Linux是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，這套基于Linux的嵌入式系統(tǒng)不僅滿足了數(shù)控機(jī)床的需求，同時(shí)可以應(yīng)用于其它工業(yè)控制領(lǐng)域。

　　紅旗Linux把工控和信息家電作為主要的發(fā)展領(lǐng)域。紅旗Linux為用戶提供了Windows風(fēng)格的控件集、圖形中文環(huán)境和嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)工具。中科紅旗公司開發(fā)出了針對(duì)工控領(lǐng)域的嵌入式Linux系統(tǒng)。

　　東方Linux是凱思集團(tuán)推出的產(chǎn)品。凱思通過(guò)與中芯微合作，已經(jīng)推出了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(NC)采用東方Linux的NC系列產(chǎn)品除具有傳統(tǒng)終端的功能之外，還具有本地計(jì)算能力，用戶可以通過(guò)NC使用安裝在服務(wù)器上的應(yīng)用程序，并可以使用多種本地軟件。該產(chǎn)品工作方式基于集中與開放網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運(yùn)算模式，兼容多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以在任意地點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，實(shí)時(shí)訪問(wèn)服務(wù)器端的應(yīng)用程序。該產(chǎn)品可應(yīng)用于政府、國(guó)防、教育、商業(yè)、金融等領(lǐng)域。

　　四、嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用

　　1.掌上電腦(PDA)：隨著掌上電腦等手持設(shè)備性能的提高，嵌入式操作系統(tǒng)將成為必需的配置；隨著行業(yè)的推廣，行業(yè)應(yīng)用軟件市場(chǎng)將迅速擴(kuò)大；掌上電腦功能的不斷擴(kuò)展，專項(xiàng)功能軟件面臨新的發(fā)展機(jī)會(huì)。

　　2.機(jī)頂盒：機(jī)頂盒是一個(gè)很寬泛的概念。從廣義上說(shuō)，凡是與電視機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備都可稱為機(jī)頂盒。機(jī)頂盒一般可分為三類：數(shù)字電視機(jī)頂盒(使模擬彩電能夠接收數(shù)字電視信號(hào))、網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)頂盒(通過(guò)電視機(jī)能夠?yàn)g覽互聯(lián)網(wǎng))、VoD數(shù)字機(jī)頂盒(基于寬帶網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)和雙向視頻點(diǎn)播功能)。機(jī)頂盒市場(chǎng)有賴于三大條件：較好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、豐富的內(nèi)容(數(shù)字節(jié)目、用戶關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容、VoD節(jié)目源)和相關(guān)政策、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。嵌入式操作系統(tǒng)在機(jī)頂盒中起著重要的作用。依賴于操作系統(tǒng)的支持，機(jī)頂盒可以上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件、運(yùn)行各種行業(yè)應(yīng)用軟件、實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。隨著機(jī)頂盒的廣泛應(yīng)用，嵌入式操作系統(tǒng)也將面臨良好的市場(chǎng)機(jī)遇。

　　3.手機(jī)：手機(jī)是嵌入式軟件的主要載體之一，數(shù)量特別巨大。手機(jī)最早只有基本的語(yǔ)音服務(wù)，其后增加了簡(jiǎn)單的附加應(yīng)用(比如電話簿)，后來(lái)又加入了WAP方式訪問(wèn)Internet的功能，提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體應(yīng)用及服務(wù)。無(wú)線Internet是必然的發(fā)展方向，人們可以在移動(dòng)的條件下實(shí)現(xiàn)日常辦公和生活?yuàn)蕵?lè)，也可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地完成個(gè)人通信和信息交流，如上網(wǎng)瀏覽、音像點(diǎn)播、網(wǎng)上購(gòu)物以及各種定制信息。這些新功能的實(shí)現(xiàn)，大多依賴了嵌入式操作系統(tǒng)。

　　4.數(shù)碼相機(jī)：嵌入式軟件系統(tǒng)是數(shù)碼相機(jī)的核心技術(shù)，數(shù)碼相機(jī)的大部分功能主要通過(guò)軟件來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)。一方面，嵌入式軟件貫穿整個(gè)數(shù)碼攝影的全過(guò)程。以嵌入式軟件為核心的系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)碼相機(jī)的整個(gè)攝影過(guò)程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字影像的采集、處理、存儲(chǔ)和傳遞的管理。另一方面，通過(guò)嵌入式軟件系統(tǒng)可集成多種硬件，適合于不同應(yīng)用環(huán)境。利用嵌入式軟件的可擴(kuò)充特性和硬件提供的標(biāo)準(zhǔn)接口，數(shù)碼相機(jī)可以與其它電子產(chǎn)品相聯(lián)接，甚至相融合；通過(guò)各種軟件功能模塊來(lái)擴(kuò)充數(shù)碼相機(jī)的功能和其它應(yīng)用，為用戶提供全面的、多方位的、網(wǎng)絡(luò)化的、個(gè)性化的功能和服務(wù)。

　　5.數(shù)字電視：數(shù)字電視能夠支持家庭信息化、寬帶互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)社區(qū)的服務(wù)。而這些擴(kuò)展的功能，都離不開軟件。隨著接收機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)種類的增加，接收機(jī)系統(tǒng)的管理復(fù)雜程度將大大增加，需要一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地管理、控制硬件和處理任務(wù)。因此，數(shù)字電視為嵌入式軟件帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

　　五、發(fā)展趨勢(shì)

　　1.嵌入式產(chǎn)品將與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相互促進(jìn)，快速發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品將成為互聯(lián)網(wǎng)的主要終端之一，網(wǎng)上將出現(xiàn)大量的服務(wù)于嵌入式產(chǎn)品的軟件，并有專門服務(wù)于嵌入式產(chǎn)品的內(nèi)容。

　　2.隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，芯片功能更加強(qiáng)大，SOC(System on Chip)將成趨勢(shì)，這不僅能降低成本，縮小產(chǎn)品體積，還將增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性。同時(shí)，軟件硬件的緊密結(jié)合，嵌入式軟件與硬件界限更加模糊，嵌入式軟件時(shí)常以硬件形態(tài)存在，這種方式可提高實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)可維護(hù)性。

　　3.無(wú)線通訊產(chǎn)品將成為嵌入式軟件的重要應(yīng)用領(lǐng)域，一方面，已有無(wú)線產(chǎn)品將借助芯片技術(shù)和嵌入式軟件來(lái)提高性能，另一方面當(dāng)前許多嵌入式產(chǎn)品都將增加無(wú)線通訊功能。因此，未來(lái)幾年，藍(lán)芽等相關(guān)技術(shù)會(huì)與嵌入式軟件相互促進(jìn)，共同發(fā)展，使更多的產(chǎn)品具有通訊功能，使更多的通訊產(chǎn)品更好地為用戶服務(wù)。

　　4.嵌入式操作系統(tǒng)會(huì)與嵌入應(yīng)用軟件協(xié)同發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)中的重要角色包括嵌入式應(yīng)用軟件，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域千差萬(wàn)別，只有充分重視應(yīng)用軟件的發(fā)展，才能滿足豐富多彩的應(yīng)用要求。

　　5.嵌入式操作系統(tǒng)是在多種硬件平臺(tái)上發(fā)展起來(lái)的，隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，信息交換、資源共享機(jī)會(huì)增多，由此相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題也將日漸突出，如何建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)成為業(yè)界關(guān)注的問(wèn)題。

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