嵌入式系統(tǒng)開源軟件的回顧和展望

    回顧過去20年嵌入式系統(tǒng)在國內各行各業(yè)蓬勃發(fā)展，其中有兩項重要技術對此貢獻很大：一是ARM，二是開源軟件，尤其是Linux和與Linux相關的開源軟件。對于ARM，今天業(yè)內熱議的ARM上網本現在看只是_二個橋頭堡。進攻勝利了，ARM即刻大舉占領利潤豐厚的PC市場，退一步也可以保住自己的移動終端和已經牢牢把握的嵌入式市場。ARM要想成功，必然要仰仗開源軟件；指望微軟是不行的，微軟有太多的歷史包袱和既得利益，在windows 7是否支持ARM架構這件事情上一直搖擺不定。另一方面，Linux在經歷了漫長和痛苦的桌面市場的博弈之后，發(fā)現了移動計算這片領域，開始是智能手機、MID，到現在的上網本(netbook)，還有未來的智能本(一種稱為smartbook，尺寸更小、更輕便的上網本)。開源軟件也在慢慢地向嵌入式系統(tǒng)靠攏。在國內，嵌入式系統(tǒng)行業(yè)已經形成了ARM+Linux的模式。

1 嵌入式系統(tǒng)的開源軟件之勢不減
    最近發(fā)生的兩件事情都進一步說明了嵌入式系統(tǒng)開源軟件之勢不減。
    一是MIPS定制Android平臺。谷歌的Android在手機上獲得各產品方面的廣泛認可，HTC、摩托羅拉、三星和聯(lián)想的多款產品已經面世，中國移動也高調支持An-droid，更多的手機正在開發(fā)之中。作為開源平臺，Android不僅可以用在手機上，日本有公司已經把它移植在DTV、數碼相框、PMP等消費電子產品上。但是無論如何，谷歌依然無法滿足每個特定的嵌入式應用的個性化需求。以MIPS為主導的OESF(開放的嵌入式軟件基金會)應運而生。OESF的目標是推動Android平臺在非手機領域的發(fā)展。這是一件眾望所歸的好事情，也說明嵌入式系統(tǒng)行業(yè)對有影響力的開源平臺的迫切需求。
    第二件事情是傳統(tǒng)的嵌入式軟件公司Mentor Graph-ic收購了Embedded Alley。Embedded Alley是一家以Montavista(著名的嵌入式Linux公司)前雇員為核心的嵌入式Linux服務商。Mentor明確表示收購的目的就是為了擁有Android平臺提供服務的能力。背后原因有兩個：一是Embedded Alley是OESF聯(lián)盟的重要合作伙伴，已經成功為RMI的MIPS芯片提供了Android服務，繼承了美國東部企業(yè)的務實特色，是一家實干的服務商；二是Mentor傳統(tǒng)的私有RTOS Nucleus是目前手機基帶芯片的主要OS，但是在增長快速的智能手機上卻毫無建樹，借助Android或許可以幫助Mentor重返手機OS的市場。嵌入式系統(tǒng)無論是芯片、軟件和產品應用都在逐漸走向開源，開源之勢洶涌澎湃不可阻擋。

2 移動互聯(lián)產品是開源軟件重要機緣
    移動互聯(lián)產品是開源軟件在嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要機會，這一點不僅嵌入式行業(yè)看到了，IT產業(yè)也看到了。原ARM中國公司總裁譚軍博士近期指出，開源軟件是下一代差異化計算平臺的理想選擇，芯片之爭、操作系統(tǒng)之爭的實質是看誰的生態(tài)環(huán)境建立得好，開源軟件在移動互聯(lián)網有著無比豐富的生態(tài)環(huán)境。Linux基金會執(zhí)行總監(jiān)Jim先生在北京2009開源世界峰會上指出，PC經濟正在發(fā)生變化，而Linux是未來把握利潤的車票。Jim解釋，以前單一的PC計算正在向以智能手機、MID、上網本和未來的各類云終端發(fā)展，而Linux是唯一開放的、可嵌入到其中的平臺。[!--empirenews.page--]
    這里再舉個一個例子，目前已經交由Linux基金會維護的英特爾Moblin社區(qū)非?；钴S。Moblin是專門針對MID的操作系統(tǒng)，最新推出的2．0版本有下面的特點和變化：
    第一，電源管理部分針對MID和Notebook做了優(yōu)化，使電池續(xù)航能力得到延長。網絡功能作了進一步擴展，針對MID、Notebook和車載移動設備所需的網絡連通性能進行了擴展，考慮到能夠支持最新的3G技術。
    第二，應用程序框架重新設計。Moblin 2．0核心模塊放棄了前一版本所使用的Hildon應用程序框架，主屏幕設計和應用程序圖形界面設計有了更大的靈活性，可以以Flash AIR平臺為基礎設計用戶界面，也可以直接以HT-ML文件作為操作系統(tǒng)主屏幕或者應用程序圖形界面，也可以采用GTK／Clutter這個支持2D／3D動畫的UI庫來設計應用程序的圖形界面。
    第三，2．0版本開發(fā)工具更加便利。創(chuàng)建MID和Notebook等多種平臺上的Moblin影像的工具MIC，能夠在USB驅動器、光盤等設備中創(chuàng)建帶有平臺特定的、完整的目標文件系統(tǒng)的影像。Moblin 2．0的架構如圖1所示。

    英特爾作為一家芯片公司，花了這樣大的力量和金錢投資開放軟件平臺，為了什么呢，就是為了在未來移動互聯(lián)網世界里掌握更多話語權，因為Wintel架構將不再是這個世界唯一的計算平臺了。

3 中國嵌入式系統(tǒng)企業(yè)應融入開源文化
    國際性的嵌入式系統(tǒng)企業(yè)對于開源的重視和貢獻越來越大，例如，飛思卡爾半導體公司就把嵌入式Linux作為芯片基本OS重點支持和研發(fā)，在北京也成立專門的研發(fā)團隊。包括飛思卡爾、MIPS、瑞薩、博通、ADI和英特爾這些嵌入式半導體公司，以及Montavista軟件、思科通信設備公司，他們對Linux內核的貢獻是很大的。
    聯(lián)想到國內的情況：一方面以嵌入式Linux為龍頭的嵌入式教育和培訓熱火朝天，學員熱情很高，說明企業(yè)有需求；另一方面，放眼國內，專業(yè)的嵌入式Linux公司越來越少。在2000年初還有幾家，如靈思、藍點，現在除了中科紅旗還有定制性的嵌入式Linux產品服務外，幾乎沒有一家專業(yè)的嵌入式Linux軟件公司。再有，國內大型的嵌入式設備商們都有相當數量的Linux研發(fā)團隊，但是縱觀國際開源項目，幾乎沒有他們的身影，甚至連國人的身影都很少。來自Linux社區(qū)的信息顯示，2．6．13開始華人中有越來越多的人參與到Kernel開發(fā)中來，從2．6．13的10人增加到2．6．27的63人，從2．6．13的108個來自華人的patch增加到2．6．28的650個patch。但是總的情況看，華人對Kernel的貢獻所占比例還比較小(6％～8％)，外企華人的貢獻占了多數，本土企業(yè)的比重比較小。這不禁讓人們想起若干年前，國際Linux社區(qū)對于國內某些Linux公司只索取沒有奉獻的開源之路的指責。如果中國大型嵌入式系統(tǒng)企業(yè)不能像歐美日企業(yè)那樣追隨Linux開源文化的精神，我們的嵌入式系統(tǒng)開源之路還將會非常漫長。

4 理解嵌入式系統(tǒng)對開源軟件多樣性需求
    嵌入式系統(tǒng)多學科交叉的特點，決定了嵌入式系統(tǒng)對于嵌入式軟件的認識和使用上的多元化現象。比如計算機專業(yè)的人員偏好開源的嵌入式Linux OS，電子和自動化專業(yè)更加偏于RTOS，比如μC／OS-II(開源，商業(yè)使用收費模式)和VxWorks(傳統(tǒng)的商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng))。開源技術和思想對于嵌入式系統(tǒng)中非計算機科學學科的集成電路設計中的SoC技術已經產生重要影響。目前多數嵌入式系統(tǒng)半導體公司使用Linux作為基礎的OS。[!--empirenews.page--]
    嵌入式系統(tǒng)是應用差異性很大的系統(tǒng)，比如通信行業(yè)，手機、智能手機、移動終端(智能本)、上網本、交換機、移動基站、交換機和電信服務器等等不同的產品，它們雖然是同一個行業(yè)，但是各自的體系結構、需求和應用都不一樣，更不要說不同的行業(yè)，如消費電子、工業(yè)控制和航空航天之間更大的差異了。
    嵌入式系統(tǒng)計算平臺的體系結構也比桌面和服務器復雜且種類繁多(如ARM、PPC、MIPS、X86和許多8／16位MCU)，這個特點決定了開源軟件在嵌入式系統(tǒng)中也是百花齊放。今天，有各種類似的開源軟件，如Ecos、RTEMS，而TinyOS、RTLinux、RTAI等面向實時性、通用性的Linux平臺也很多，另外面向移動互聯(lián)網的Moblin、Android和Ubuntu，及面向嵌入式系統(tǒng)的μC linux、Debian，還有商用公司Montavisa、Timesys、Windriver Linux的開源版本都在嵌入式系統(tǒng)中擁有自己的地位和應用。

5 正視開源軟件在嵌入式系統(tǒng)中的局限性
    雖然開源之風在嵌入式系統(tǒng)越來越大，但是部分嵌入式軟件平臺對于開源軟件仍持謹慎態(tài)度。部分企業(yè)經過實踐體會到，使用免費開源軟件未必能夠幫助企業(yè)節(jié)省成本，購買驗證后的商業(yè)軟件和知識產權卻可以幫助企業(yè)做大做強。實際上應該糾正“使用Linux就意味省錢”的想法，免費開源軟件并不一定比商業(yè)軟件節(jié)省開發(fā)和運行成本。一般來講，成熟的嵌入式軟件需要經過至少5年的開發(fā)和驗證時間，而且需要一個開發(fā)和支持團隊，這樣的模式對于嵌入式軟件平臺尤為重要。因此，目前包括航空航天、工業(yè)控制系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、汽車電子、醫(yī)療電子(除信息娛樂部分外)，采用Linux和其他開源軟件都比較少。開源軟件在嵌入式系統(tǒng)的應用還應該注意避免走習慣性的單一化模式的思路，應該以應用為導向，以平臺為依托，結合自身研發(fā)和維護團隊的技術特點，聯(lián)合芯片、合作伙伴和開源社區(qū)共同完成一個項目。

6 小 結
    嵌入式系統(tǒng)的多樣性和廣泛性決定了開源軟件在其中巨大的生存和發(fā)展空間。開源軟件的開放性、靈活性、低成本開發(fā)和維護模式，可以幫助嵌入式產品解決所面臨的市場挑戰(zhàn)和創(chuàng)新。開源技術和思想對于嵌入式系統(tǒng)中的各個學科都將產生積極影響。