嵌入式實時操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來

1、嵌入式實時操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來 內(nèi)容 摘要：從rtos（嵌入式實時操作系統(tǒng)） 發(fā)展 的 歷史 、rtos市場和技術(shù)發(fā)展的變化、rtos的未來及rtos在 中國 幾個方面，給出rtos的現(xiàn)狀、未來發(fā)展方向及rtos的 應(yīng)用 領(lǐng)域：系統(tǒng)級、板級、soc級。關(guān)鍵詞：rtos嵌入式系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用嵌入式開發(fā)工具隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的迅速發(fā)展，嵌入式微處理器的應(yīng)用日益廣泛，無處不在，從波音飛機到移動電話，都有嵌入式微處理器的存在。在嵌入式微處理器的應(yīng)用開發(fā)中，嵌入式實時操作系統(tǒng)（簡稱rtos）是核心軟件，就像我們?nèi)粘Ｋ?計算 機的桌面系統(tǒng)中，微軟公司的windows98一樣重要。rtos已經(jīng)在全球形成了1個產(chǎn)

2、業(yè)，據(jù)美國emf( 電子 市場 分析 )報告，1999年全球rtos市場產(chǎn)值達3.6億美圓，而相關(guān)的整個嵌入式開發(fā)工具（包括仿真器、邏輯分析儀、軟件編譯器和調(diào)試器）則高達9億美圓。一、rtos發(fā)展歷史從1981年readysystem發(fā)展了世界上第1個商業(yè)嵌入式實時內(nèi)核（vrtx32），到今天已經(jīng)有近20年的歷史。20世紀80年代的產(chǎn)品還只支持一些16位的微處理器，如68k,8086等。這時候的rtos還只有內(nèi)核，以銷售二進制代碼為主。當時的產(chǎn)品除vrtx外，還有ipi公司的mtos和80年代末isi公司的psos。產(chǎn)品主要用于軍事和電信設(shè)備。進入20世紀90年代， 現(xiàn)代 操作系統(tǒng)的設(shè)計思想，

3、如微內(nèi)核設(shè)計技術(shù)和模塊化設(shè)計思想，開始滲入rtos領(lǐng)域。老牌的rtos廠家如readysystem（在1995年與microtecresearch合并），也推出新一代的vrtxsa實時內(nèi)核，新一代的rtos廠家windriver推出了vxwork。另外在這個時期，各家公司都有力求擺脫完全依賴第三方工具的制約，而通過自己收購、授權(quán)或使用免費工具鏈的方式，組成1套完整的開發(fā)環(huán)境。例如，isi公司的prismt、著名的tornado(windriver)和老牌的spectra(vrtx開發(fā)系統(tǒng))等。進入20世紀90年代中期，互聯(lián)網(wǎng)之風在北美日漸風行。 網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備制造商、終端產(chǎn)品制造商都要求rtos有

4、網(wǎng)絡(luò)和圖形界面的功能。為了方便使用大量現(xiàn)存的軟件代碼，他們希望rtos廠家都支持標準的api，如posix，win32等，并希望rtos的開發(fā)環(huán)境與他們已經(jīng)熟悉的unix，windows一致。這個時期代表性的產(chǎn)品有vxwork，qnx,lynx和wince等。二、rtos市場和技術(shù)發(fā)展的變化可以看出，進入20世紀90年代后，rtos在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的主導地位已經(jīng)確定，越來越多的工程師使用rtos，更多的新用戶愿意選擇購買而不是自己開發(fā)。我們注意到，rtos的技術(shù)發(fā)展有以下一些變化：1因為新的處理器越來越多，rtos自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計更易于移植，以便在短時間內(nèi)支持更多種微處理器。2開放源碼之風已波

5、及rtos廠家。數(shù)量相當多的rtos廠家出售rtos時，就附加了源程序代碼并含生產(chǎn)版稅。3后pc 時代 更多的產(chǎn)品使用rtos，它們對實時性要求并不高，如手持設(shè)備等。微軟公司的wince,plamos,javaos等產(chǎn)品就是順應(yīng)這些應(yīng)用而開發(fā)出來的。4電信設(shè)備、控制系統(tǒng)要求的高可靠性，對提出了新的要求。瑞典enea公司的和windriver新推出的vxwork對支持（高可用性）和熱切換等特點都下了一番功夫。5windriver收購了，在rtos市場形成了相當程度的壟斷，但是由于windriver決定放棄psos，轉(zhuǎn)為開發(fā)vxwork與psos合二為一版本，這便使得psos用戶再一次走到重新選擇

6、rtos的路口，給了其他rtos廠家1次機會。6嵌入式linux已經(jīng)在消費電子設(shè)備中得到應(yīng)用。韓國和日本的一些 企業(yè) 都推出了基于嵌入式linux的手持設(shè)備。嵌入式linux得到了相當廣泛的半導體廠商的支持和投資，如intel和motorola。三、rtos的未來未來rt的 應(yīng)用 可能劃分為3個不同的領(lǐng)域：1系統(tǒng)級：指rtos運行在1個小型的 計算 機系統(tǒng)中完成實時的控制作用。這個領(lǐng)域?qū)⒅饕俏④浥csun競爭之地，傳統(tǒng)上unix在這里占有絕對優(yōu)勢。sun通過收購，讓他的solaris與chrousos（原歐洲的1種rtos）結(jié)合，微軟力推nt的嵌入式版本“embeddednt”。此外，嵌入式l

7、inux將依托源程序碼開放和軟件資源豐富的優(yōu)勢，進入系統(tǒng)級rtos的市場。2板級：傳統(tǒng)的rtos的主要市場。如vxwork,psos,qnx,lynx和vrtx的應(yīng)用將主要集中在航空航天、電話電訊等設(shè)備上。3soc級（即片上系統(tǒng)）：新一代rtos的領(lǐng)域：主要應(yīng)用在消費 電子 、互聯(lián) 網(wǎng)絡(luò) 和手持設(shè)備等產(chǎn)品上。代表的產(chǎn)品有symbian的epoc、ati的nucleus,expresslogic的threadx。老牌的rtos廠家的產(chǎn)品vrtx和vxwork也很注意這個市場。從某種程度講，不會出現(xiàn)1個標準的rtos（像微軟的windows在桌面系統(tǒng)中的地位一樣），因為嵌入式應(yīng)用本身就極具多樣性。

8、在某個時間段以及某種行業(yè)，會出現(xiàn)1種絕對領(lǐng)導地位的rtos，比如今天在寬帶的數(shù)據(jù)通信設(shè)備中的vxwork和在亞洲手持設(shè)備市場上的wince就是一例子。但是，這種壟斷地位也并不是牢不可破的，因為在某種程度上用戶和合作伙伴更愿意去培養(yǎng)1個新的競爭對手。比如，intel投資的montivista和motorola投資的lineo，這兩家嵌入式linux系統(tǒng)，就是說明半導體廠商更愿意看到1個 經(jīng)濟 適用的、開放的rtos環(huán)境。四、rtos在 中國中國將是世界上最大的rtos市場之一。因為中國有著世界上最大的電信市場。據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部預計，在未來23年內(nèi)，中國將是世界上最大的手機市場（每1部手機都在運行1個

9、rtos）。這樣龐大的電信市場就會孕育著大量的電信設(shè)備制造商，這就造就了大量的rtos和開發(fā)工具市場機會。 目前 ，中國的絕大多數(shù)設(shè)備制造商在采用rtos時，首先考慮的還是國外產(chǎn)品。目前，在中國市場上流行的rtos主要有vxwork,psos,vrtx,nucleus，qnx和wince等。由于多數(shù)rtos是嵌入在設(shè)備的控制器上，所以多數(shù)用戶并不愿意冒風險嘗試1種新的rtos。但是我們同時也注意到，目前rtos在中國市場的銷售額還很小，這主要是2個原因：1中國設(shè)備制造商的規(guī)模普遍還無法與國外公司相比，開發(fā)和人員費用相對還較高，所以rtos對于中國用戶來講是比較貴的。2多數(shù)國內(nèi)用戶還沒有開始購買

10、rtos的版稅，其主要原因有：產(chǎn)品未能按計劃批量生產(chǎn)，沒有交版稅的意識。應(yīng)該注意，大多數(shù)二進制的rtos必須在產(chǎn)品量產(chǎn)時交版稅，或者按數(shù)量買或者與廠家討論一次性買斷，而由廠家直接發(fā)給你授權(quán)協(xié)議書。據(jù)國外某家rtos廠家稱，他們年收入的30%來自版稅。在過去的幾年中，國家 研究 機構(gòu)和 企業(yè) ，已經(jīng)在開發(fā)自有知識產(chǎn)權(quán)的rtos或在開放源碼的linux基礎(chǔ)上 發(fā)展 自己的嵌人式linux版本。國產(chǎn)rtos的市場主要集中在消費電子方面，因為這里有許多國外rtos不能適應(yīng)的部分，如中文處理。目前主要產(chǎn)品有：中科院系統(tǒng)的“女媧”， 英文 是“hopen”；北京科銀京成(原電子科大)的os（原名是crto

11、s）;中科院紅旗linux；深圳藍點linux。可以肯定地講，目前這些rtos市場占有率還很低，多數(shù)公司還是依靠政策支持、國內(nèi)投資、海外上市等支持公司龐大的開發(fā)投入，真正的市場回報還只是杯水車薪。如何長期良性循環(huán)發(fā)展下去將是1個重要的題目。對于這些廠家而言，如果深入到某種特定的應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)，如機頂盒，那將可能會等到一兩家用戶的支持，而同時將會失去更多的用戶。因為用戶之間有很強烈的競爭性，他們并不想讓供應(yīng)商參與他們的產(chǎn)品開發(fā)的全過程。如何開發(fā)出1種通用的rtos，使得用戶易于使用，方便地裁剪到某系統(tǒng)中去，國外商用rtos已經(jīng)很好地解決了這個 問題 。中國人設(shè)計的rtos應(yīng)更多地適于中國的國情，除了中文處理，中國有著廣泛的單片機的應(yīng)用基礎(chǔ)。開發(fā)設(shè)計1種簡單、易用的rt