嵌入操作系統(tǒng)在中國的發(fā)展現(xiàn)狀與前景

1、嵌入操作系統(tǒng)在中國的開展現(xiàn)狀與前景中國軟件行業(yè)協(xié)會副理事長鐘錫昌研究員隨著信息技術(shù)IT的飛速開展,特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及,3C 計算機、通訊、消費電子合一的加速,數(shù)字化時代已經(jīng)來臨.嵌入式接入設(shè)備是數(shù)字化時代的一大主流產(chǎn)品,世界各國在此領(lǐng)域 開始了劇烈競爭,以爭取獲得主導(dǎo)地位.嵌入式軟件是數(shù)字化產(chǎn)品的核心,作為嵌入式軟件的根底 和龍頭,嵌入式操作系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)開展過程中扮演了越來越重要的角色.一、嵌入式軟件的定義及開展歷程所謂嵌入式軟件Embedded Software,從廣義上講是計算機軟件的一種,它也是由程序及其文檔 組成,也可分成系統(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

2、可分的.嵌入式系統(tǒng)最初是指用以限制設(shè)備的計算機,通常是在設(shè) 備內(nèi)部,為了限制設(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.它一旦啟動就執(zhí)行某一一 特定的程序,中間無需人工干預(yù),直到關(guān)機為止.但通常要求具有實時響應(yīng)水平,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,也不需用戶進行二次開發(fā). 它被廣泛地用于儀器儀表、工業(yè)限制設(shè)備、電梯、程控交換機、微波設(shè)備、交通燈、家用電器等設(shè) 備中.近年來,隨著信息技術(shù)的飛速開展,嵌入式系統(tǒng)具有了新的內(nèi)涵,同時萌生了許多形態(tài)各異 的接入設(shè)備,如手持電腦、可上網(wǎng)的無線移動 、機頂盒、家庭網(wǎng)關(guān)、可上網(wǎng)的電視機、可上網(wǎng) 的車載盒、

3、智能家用電器等等.相應(yīng)地對嵌入式軟件也提出了與最初不同的要求.綜觀嵌入式軟件的開展歷程,大概可分為以下幾個階段：I早在20世紀(jì)60年代后期,通信領(lǐng)域里就出現(xiàn)了"存儲程序限制"系統(tǒng),這是早期的嵌入式系統(tǒng).這時的計算機是被定做的或面向應(yīng)用的,它們是一些專用指令的引擎以及與之集成在一起的I/O設(shè)備.軟件是由存儲在內(nèi)存的程序和路由信息組成.I隨著微處理器的出現(xiàn),硬件體系結(jié)構(gòu)引入了總線概念,不同外設(shè)可掛接在一起.與此同時,軟件也得到了開展.這時軟件幾乎是用匯編語言或宏語言來寫,直到70年代中期才開始采用軟件模塊和標(biāo)準(zhǔn)庫的編程思想.l 20世紀(jì)70年代后期,專用嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)方開

4、始出現(xiàn).當(dāng)時許多是用匯編語言寫的,僅能 用于特定的微處理器.當(dāng)新的處理器出現(xiàn),它們必須為之重新寫一遍.直到C語言出現(xiàn)后,嵌入式操作系統(tǒng)才可以用一種高效、穩(wěn)定和可移植的方式來寫.l 20世紀(jì)80年代,嵌入式商業(yè)操作系統(tǒng)開始得到蓬勃開展.如今已有幾十種商業(yè)操作系統(tǒng)可供選擇,出現(xiàn)了許多相互競爭的產(chǎn)品,如Vxworks、 Psos、 Neculeus、 Windows CE、女媧 Hopen和各種嵌入式Linux等.l近年來,互聯(lián)網(wǎng)得到了飛速開展,形態(tài)各異的3C合一產(chǎn)品將成為網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的一大主流,也將成為工作和家庭生活的必備品.這大大擴展了嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用效勞領(lǐng)域.相應(yīng)地,嵌入式軟件涉 及的面也愈發(fā)

5、擴大.它不僅包括嵌入式操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件,還包括一系列支撐軟件,如數(shù)據(jù)庫、 調(diào)試軟件、網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議、用戶界面系統(tǒng)等,當(dāng)然也包括各種應(yīng)用軟件.二、嵌入式操作系統(tǒng)的根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),也有功能較強的網(wǎng)絡(luò)計算機操作系統(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)的支持和效勞.目前市場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)；有實時系統(tǒng)系統(tǒng),也有分時系統(tǒng).總之,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

6、驅(qū)動 程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等.當(dāng)前許多嵌入式操作系統(tǒng)都有一個多任務(wù)核心,以滿足多種嵌入式系統(tǒng)的需要.對于系統(tǒng)核心的功 能,各種嵌入式系統(tǒng)差異較大,但即使是微內(nèi)核系統(tǒng),系統(tǒng)核心也負責(zé)完成如下一些根本任務(wù)：進 程間通訊、線程調(diào)度、中斷和內(nèi)存治理等.在一些嵌入式系統(tǒng)中,窗口系統(tǒng)沒有被采用,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 提升,窗口系統(tǒng)越來越成為許多嵌入式操作系統(tǒng)的重要內(nèi)容.窗口系統(tǒng)一般具有如下一些根本功能：窗口治理功能、接口,提供菜單、按紐、編輯框、列表框、組合框、控件框、滾動條、對話框和默 認窗口等多種窗口界面對象.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

7、卡文件系統(tǒng),提供文件的創(chuàng)立、翻開、讀寫和檢索等功能.設(shè)備驅(qū)動是大多嵌入式系統(tǒng)的重要內(nèi)容,驅(qū)動內(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.20世紀(jì)80年代,商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)開始得到蓬勃開展.目前國內(nèi)外已有幾十種商業(yè)操作系統(tǒng)可供選擇,女口 VxWorks、pSOS、Palm OS、Neculeus、Windows CE 和"女媧 Hopen"等.操作系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域地域Cellvic掌上電腦韓國ChorusOS電信美國Cmx

8、消費電子,汽車,醫(yī)療設(shè)備,通訊,航空,工控美國ECos信息電器家電,通訊美國Embedix消費電子,電信,工控,信息家電,運輸,零售美國Epoc無線信息設(shè)備美國Hopen消費電子,信息家電,導(dǎo)航系統(tǒng)中國In ferno網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,信息家電,工控,汽車,軍事,航空美國Lyn xOS電信,航空,防御系統(tǒng)美國Nucleus消費電子,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,無線,導(dǎo)航,辦公設(shè)備限制,醫(yī)療設(shè)備美國OS9Palm OS消費電子,信息電器,汽車多媒體系統(tǒng)掌上電腦美國Penbex掌上電腦臺灣pSOS消費電子,工控,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,航空,防御系統(tǒng),汽車,交通,醫(yī)療設(shè)備美國Qnx消費電子,電信,汽車,醫(yī)療設(shè)備加拿大Supertask機

9、頂盒美國VxWorks消費電子,工控,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,航空,防御系統(tǒng),汽車,交通,醫(yī)療設(shè)備美國WinCE消費電子美國三、嵌入式操作系統(tǒng)開展現(xiàn)狀在中國,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."女媧Hopen"是凱思集團推出的產(chǎn)品,目前已進入產(chǎn)業(yè)化階段,女媧Hopen"目前已能支持所有主流的嵌入式芯片,凱思與聯(lián)想、TCL、Motorola、Win bo nd、上海貝爾等國內(nèi)外知名廠商合作開發(fā)出了多種

10、產(chǎn)品：聯(lián)想天璣810"、天璣e卡通、天璣911"、TCL集團家庭信息顯示器 HiD、天億股票 機頂盒、VOD視頻點播機頂盒等.桑夏2000操作系統(tǒng)是深圳桑夏公司推出的產(chǎn)品,是一個面向嵌入式應(yīng)用的實時操作系統(tǒng),具備文件系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎,提供了根本的圖形用戶接口,支持層次化、模塊化的軟件模型,可運行 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是北京科銀京成公司開發(fā)的嵌入式實時操作系統(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

11、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)用于消費電子產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、工業(yè)限制及軍用電子產(chǎn)品中.近年來,嵌入式 Linux進展較快.在中國,以 Linux為根底的嵌入式操作系統(tǒng)比擬活潑,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)控平臺為背景,推出了中軟Linux3.0.中軟嵌入式Linux是實時系統(tǒng),這套基于Linux的嵌入式系統(tǒng)不僅滿足了數(shù)控機床的需求,同時可以應(yīng)用于其它工業(yè)限制領(lǐng)域.紅旗Linux把工控和信息家電作為主要的開展領(lǐng)域.紅旗Linux為用戶提

12、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)庫的開發(fā)工具.中科紅旗公司開發(fā)出了針對工控領(lǐng)域的嵌入式Linux系統(tǒng).東方Linux是凱思集團推出的產(chǎn)品.凱思通過與中芯微合作,已經(jīng)推出了網(wǎng)絡(luò)計算機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,還具有本地計算水平,用戶可以通過NC使用安裝在效勞器上的應(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) 效勞的運算模式,兼容多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),用戶可以在任意地點通過網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備,實時訪問效勞 器端的應(yīng)用程序.該產(chǎn)品可應(yīng)用于政府、國防、教育、商業(yè)、金融等領(lǐng)域.四、嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊嵌入式操作系統(tǒng)可應(yīng)用于

13、家用市場、工業(yè)市場、商業(yè)市場、通訊市場和國防市場,應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品形態(tài)豐富多樣,產(chǎn)品市場潛力巨大,因此未來十年,嵌入式軟件面臨著難得的市場時機.這里僅以掌上電腦等為例做一簡單介紹.1 . 掌上電腦PDA 掌上電腦是嵌入式操作系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域,隨著掌上電腦等手持設(shè)備性能的提升,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)用軟件市場將迅速擴大；掌上電腦功能的不斷擴展,專項功能軟件面臨新的開展時機.2. 機頂盒機頂盒是一個很寬泛的概念. 從廣義上說,但凡與電視機連接的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備都可稱為機頂盒.機頂盒一般可分為三類： 數(shù)字電視機頂盒使模擬彩電能夠接收數(shù)字電視信號 、網(wǎng)絡(luò)電視機頂盒

14、通過 電視機能夠瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、VOD數(shù)字機頂盒基于寬帶網(wǎng)實現(xiàn)上網(wǎng)和雙向視頻點播功能.機頂盒市場有賴于三大條件：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)在機頂盒中起著重要的作用.依賴于操作系統(tǒng)的支持,機頂盒可以上網(wǎng)、收發(fā)電子 郵件、運行各種行業(yè)應(yīng)用軟件、實現(xiàn)視頻點播.隨著機頂盒的廣泛應(yīng)用,嵌入式操作系統(tǒng)也將面臨良好的市場機遇.3. 是嵌入式軟件的主要載體之一,數(shù)量特別巨大.回憶 的開展歷史,可以看到 經(jīng)歷了三個階段.最早只有根本的語音效勞,其后增加了簡單的附加應(yīng)用(比方 簿),后來又參加了 WAP方式訪問In ternet的功能,提

15、供話音、數(shù)據(jù)和多媒體應(yīng)用及效勞.無線In ternet是必然的開展方向,人們可以在移動的條件下實現(xiàn)日常辦公和生活娛樂,也可以實現(xiàn)隨時隨地完成個人通信和信息交流,如上網(wǎng)瀏覽、音像點播、網(wǎng)上購物以及各種定制信息.這些新功能的實現(xiàn),大多依賴了嵌入式操作 系統(tǒng).4. 數(shù)碼相機數(shù)碼相機是集微電子、光電子、傳感器、新型顯示、存儲技術(shù)等技術(shù)于一身的新型數(shù)字化產(chǎn)品,在圖像信息的數(shù)字化采集、存儲、處理、傳輸?shù)榷喾矫婢哂忻黠@的優(yōu)越性.嵌入式軟件系統(tǒng)是數(shù)碼相機的核心技術(shù),數(shù)碼相機的大局部功能主要通過軟件來限制和實現(xiàn).一方 面,嵌入式軟件貫穿整個數(shù)碼攝影的全過程.以嵌入式軟件為核心的系統(tǒng)可以對數(shù)碼相機的整個攝 影過程

16、進行限制,實現(xiàn)對數(shù)字影像的采集、處理、存儲和傳遞的治理.另一方面,通過嵌入式軟件 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充特性和硬件提供的標(biāo)準(zhǔn)接口, 數(shù)碼相機可以與其它電子產(chǎn)品相聯(lián)接,甚至相融合；通過各種軟件功能模塊來擴充數(shù)碼相機的功能 和其它應(yīng)用,為用戶提供全面的、多方位的、網(wǎng)絡(luò)化的、個性化的功能和效勞.5. 數(shù)字電視數(shù)字電視與模擬電視相比,在圖像質(zhì)量、傳輸速度、產(chǎn)品功能等方面都有明顯優(yōu)勢, 更為重要的是, 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)的效勞.而這些擴展的功能,都離不開軟件, 因此,伴隨著數(shù)字電視的開展,嵌入式軟件必將大有可為.數(shù)字電視將帶動軟件產(chǎn)

17、業(yè)開展.隨著接收機系統(tǒng)復(fù)雜度的增大和業(yè)務(wù)種類的增加,對于接收機系統(tǒng)的治理復(fù)雜度大大增加,需要一個嵌入式操作系統(tǒng),能夠?qū)崟r地治理、 限制硬件和處理任務(wù).因此,數(shù)字電視為嵌入式軟件帶來了新的開展機遇.五、開展趨勢本人認為,嵌入式系統(tǒng)將有以下方向趨勢：I嵌入式產(chǎn)品將與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相互促進,快速開展,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)大量的效勞于嵌入式產(chǎn)品的軟件,并有專門效勞于嵌入式產(chǎn)品的內(nèi)容.2隨著微電子技術(shù)的快速開展,芯片功能更增強大,SOC (System on Chip )將成趨勢,這不僅能降低本錢,縮小產(chǎn)品體積,還將增強產(chǎn)品的可靠性.同時,軟件硬件的緊密結(jié)合,嵌入式軟件與硬件 界線更加模糊,嵌入式軟件時常以硬件形態(tài)存在,這種方式可提升實時性,增強可維護性.3無線通訊產(chǎn)品將成為嵌入式軟件的重要應(yīng)用領(lǐng)域,一方面,已有無線產(chǎn)品將借助芯片技術(shù)和嵌入 式軟件來提升性能,另一方面當(dāng)前許多嵌入式產(chǎn)品都將增加無線通訊功能.因此,未來幾年,藍芽 等相關(guān)技術(shù)會與嵌入式軟件相互促進,共同開展,使更多的產(chǎn)品具有通訊功能,