嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來

1、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來 內(nèi)容 摘要：從rtos（嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)） 發(fā)展 的 歷史 、rtos市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展的變化、rtos的未來及rtos在 中國(guó) 幾個(gè)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(jí)、板級(jí)、soc級(jí)。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(jī)到移動(dòng)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱rtos）是核心軟件，就像我們?nèi)粘Ｋ?計(jì)算 機(jī)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(gè)產(chǎn)

2、業(yè)，據(jù)美國(guó)emf( 電子 市場(chǎng) 分析 )報(bào)告，1999年全球rtos市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá)3.6億美圓，而相關(guān)的整個(gè)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(dá)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(gè)商業(yè)嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核（vrtx32），到今天已經(jīng)有近20年的歷史。20世紀(jì)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(shí)候的rtos還只有內(nèi)核，以銷售二進(jìn)制代碼為主。當(dāng)時(shí)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(jìn)入20世紀(jì)90年代， 現(xiàn)代 操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，

3、如微內(nèi)核設(shè)計(jì)技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)內(nèi)核，新一代的rtos廠家windriver推出了vxwork。另外在這個(gè)時(shí)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(gòu)、授權(quán)或使用免費(fèi)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(jìn)入20世紀(jì)90年代中期，互聯(lián)網(wǎng)之風(fēng)在北美日漸風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)時(shí)期代表性的產(chǎn)品有vxwork，qnx,lynx和wince等。二、rtos市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展的變化可以看出，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，rtos在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主導(dǎo)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(gòu)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?yàn)樾碌奶幚砥髟絹碓蕉啵瑀tos自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更易于移植，以便在短時(shí)間內(nèi)支持更多種微處理器。2開放源碼之風(fēng)已波

5、及rtos廠家。數(shù)量相當(dāng)多的rtos廠家出售rtos時(shí)，就附加了源程序代碼并含生產(chǎn)版稅。3后pc 時(shí)代 更多的產(chǎn)品使用rtos，它們對(duì)實(shí)時(shí)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(duì)提出了新的要求。瑞典enea公司的和windriver新推出的vxwork對(duì)支持（高可用性）和熱切換等特點(diǎn)都下了一番功夫。5windriver收購(gòu)了，在rtos市場(chǎng)形成了相當(dāng)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(jī)會(huì)。6嵌入式linux已經(jīng)在消費(fèi)電子設(shè)備中得到應(yīng)用。韓國(guó)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(dāng)廣泛的半導(dǎo)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(gè)不同的領(lǐng)域：1系統(tǒng)級(jí)：指rtos運(yùn)行在1個(gè)小型的 計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)中完成實(shí)時(shí)的控制作用。這個(gè)領(lǐng)域?qū)⒅饕俏④浥csun競(jìng)爭(zhēng)之地，傳統(tǒng)上unix在這里占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。sun通過收購(gòu)，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(shì)，進(jìn)入系統(tǒng)級(jí)rtos的市場(chǎng)。2板級(jí)：傳統(tǒng)的rtos的主要市場(chǎng)。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(jí)（即片上系統(tǒng)）：新一代rtos的領(lǐng)域：主要應(yīng)用在消費(fèi) 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(gè)市場(chǎng)。從某種程度講，不會(huì)出現(xiàn)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的rtos（像微軟的windows在桌面系統(tǒng)中的地位一樣），因?yàn)榍度胧綉?yīng)用本身就極具多樣性。

8、在某個(gè)時(shí)間段以及某種行業(yè)，會(huì)出現(xiàn)1種絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)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(chǎng)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?yàn)樵谀撤N程度上用戶和合作伙伴更愿意去培養(yǎng)1個(gè)新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(dǎo)體廠商更愿意看到1個(gè) 經(jīng)濟(jì) 適用的、開放的rtos環(huán)境。四、rtos在 中國(guó)中國(guó)將是世界上最大的rtos市場(chǎng)之一。因?yàn)橹袊?guó)有著世界上最大的電信市場(chǎng)。據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部預(yù)計(jì)，在未來23年內(nèi)，中國(guó)將是世界上最大的手機(jī)市場(chǎng)（每1部手機(jī)都在運(yùn)行1個(gè)

9、rtos）。這樣龐大的電信市場(chǎng)就會(huì)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(chǎng)機(jī)會(huì)。 目前 ，中國(guó)的絕大多數(shù)設(shè)備制造商在采用rtos時(shí)，首先考慮的還是國(guó)外產(chǎn)品。目前，在中國(guó)市場(chǎng)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(fēng)險(xiǎn)嘗試1種新的rtos。但是我們同時(shí)也注意到，目前rtos在中國(guó)市場(chǎng)的銷售額還很小，這主要是2個(gè)原因：1中國(guó)設(shè)備制造商的規(guī)模普遍還無法與國(guó)外公司相比，開發(fā)和人員費(fèi)用相對(duì)還較高，所以rtos對(duì)于中國(guó)用戶來講是比較貴的。2多數(shù)國(guó)內(nèi)用戶還沒有開始購(gòu)買

10、rtos的版稅，其主要原因有：產(chǎn)品未能按計(jì)劃批量生產(chǎn)，沒有交版稅的意識(shí)。應(yīng)該注意，大多數(shù)二進(jìn)制的rtos必須在產(chǎn)品量產(chǎn)時(shí)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(guó)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(guó)家 研究 機(jī)構(gòu)和 企業(yè) ，已經(jīng)在開發(fā)自有知識(shí)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(guó)產(chǎn)rtos的市場(chǎng)主要集中在消費(fèi)電子方面，因?yàn)檫@里有許多國(guó)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(lán)點(diǎn)linux?？梢钥隙ǖ刂v，目前這些rtos市場(chǎng)占有率還很低，多數(shù)公司還是依靠政策支持、國(guó)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(chǎng)回報(bào)還只是杯水車薪。如何長(zhǎng)期良性循環(huán)發(fā)展下去將是1個(gè)重要的題目。對(duì)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(jī)頂盒，那將可能會(huì)等到一兩家用戶的支持，而同時(shí)將會(huì)失去更多的用戶。因?yàn)橛脩糁g有很強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)外商用rtos已經(jīng)很好地解決了這個(gè) 問題 。中國(guó)人設(shè)計(jì)的rtos應(yīng)更多地適于中國(guó)的國(guó)情，除了中文處理，中國(guó)有著廣泛的單片機(jī)的應(yīng)用基礎(chǔ)。開發(fā)設(shè)計(jì)1種簡(jiǎn)單、易用的rt