《嵌入式操作系統(tǒng)史話》之八：手機(jī)中的嵌入式OS（一）
[導(dǎo)讀]今天的手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中使用頻率最高的電子產(chǎn)品，相對(duì)于其他的電子產(chǎn)品，手機(jī)功能要復(fù)雜得多。無(wú)線通訊、用戶界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和多媒體處理等多項(xiàng)工作都是手機(jī)需要完成的任務(wù)。要完成這些任務(wù)，手機(jī)需要一個(gè)操作
今天的手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中使用頻率最高的電子產(chǎn)品，相對(duì)于其他的電子產(chǎn)品，手機(jī)功能要復(fù)雜得多。無(wú)線通訊、用戶界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和多媒體處理等多項(xiàng)工作都是手機(jī)需要完成的任務(wù)。要完成這些任務(wù)，手機(jī)需要一個(gè)操作系統(tǒng)（OS）來(lái)幫助管理。在移動(dòng)通訊進(jìn)入3G和Wi-Fi時(shí)代以來(lái)，以蘋果的iPhone為代表的智能手機(jī)開(kāi)始流行，如今移動(dòng)通訊已經(jīng)進(jìn)入了4G時(shí)代，藍(lán)牙、Zigbee、NFC等近距離連接技術(shù)愈加成熟，互聯(lián)網(wǎng)已被廣泛使用，與人關(guān)系最為密切的智能手機(jī)自然而然地成為接入這個(gè)環(huán)境的入口。在經(jīng)歷了通訊、上網(wǎng)和App應(yīng)用之后，智能手機(jī)取代PC正在迅速成為互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算中心。在這樣的大環(huán)境下，一個(gè)全功能的智能手機(jī)OS就顯得尤為重要，可以說(shuō)，誰(shuí)控制了智能手機(jī)，誰(shuí)就控制了互聯(lián)網(wǎng)的入口。
手機(jī)屬于嵌入式設(shè)備，手機(jī)軟件平臺(tái)使用的操作系統(tǒng)屬于嵌入式OS的范疇。傳統(tǒng)的功能手機(jī)（Feature Phone）使用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）為基礎(chǔ)的手機(jī)軟件平臺(tái)。入門級(jí)的智能手機(jī)采用了半開(kāi)放的嵌入式OS（比如Symbian），而今天高端的智能手機(jī)多采用Android和IOS這樣的通用型的OS。Android是基于開(kāi)源的Linux內(nèi)核的開(kāi)放智能手機(jī)平臺(tái)，它具有目前其他手機(jī)OS沒(méi)有的開(kāi)放性特點(diǎn)。開(kāi)放的智能手IOS（也稱為iPhone OS）是建立在Mac OS技術(shù)基礎(chǔ)上的智能手機(jī)平臺(tái)，它具有提高移動(dòng)設(shè)備的性能、延長(zhǎng)電池的使用壽命和改進(jìn)用戶界面體驗(yàn)等特點(diǎn)。此外，Windows Mobile在手機(jī)市場(chǎng)也占有少量的份額，它具有與Windows PC 相似的使用方式，支持MS-office 軟件等特點(diǎn)。Windows Mobile是Windows CE 的分支產(chǎn)品，Windows CE 是一個(gè)繼承了Windows 思想的嵌入式OS。下面我將逐一介紹這些手機(jī)OS。
功能手機(jī)軟件平臺(tái)分析
所謂功能手機(jī)，是指那些使用封閉手機(jī)OS和平臺(tái)，具備手機(jī)的基本通話、短信、電郵、地址簿、音樂(lè)和WAP網(wǎng)頁(yè)瀏覽的功能，支持廠家提供的專用的游戲和應(yīng)用軟件的手機(jī)，部分功能手機(jī)也可以支持JAVA應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和運(yùn)行。這里可以清楚地看到，功能手機(jī)的定義是相對(duì)于智能手機(jī)而言的。市場(chǎng)上每一家手機(jī)芯片公司都提供功能手機(jī)的方案，比如TI Locosta、Skeyworks、高通的BREW和MTK（臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科）方案。這里介紹一種比較有代表性的軟件平臺(tái)Skyworks。
Skyworks是世界領(lǐng)先的射頻和無(wú)線技術(shù)半導(dǎo)體公司，它的手機(jī)軟件平臺(tái)Skyworks的層次結(jié)構(gòu)非常清晰，分為4個(gè)部分：底層是硬件和基帶（手機(jī)射頻和無(wú)線通訊部分）；第二層是OS，驅(qū)動(dòng)和GSM協(xié)議棧，平臺(tái)的嵌入式OS使用的是RTXC，這是一款小型的RTOS，它提供了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信、中斷和定時(shí)器服務(wù)；第三層是服務(wù)器，提供了GDI函數(shù)接口、Widget API和Toolkit，這些功能和工具可以幫助創(chuàng)建用戶界面和應(yīng)用程序；最上面一層是應(yīng)用，包括了一些已經(jīng)寫好的手機(jī)應(yīng)用軟件，比如撥號(hào)、短信息、游戲、電話簿等。Skyworks軟件平臺(tái)代碼尺寸小，適合低端手機(jī)的開(kāi)發(fā)。但是由于它支持的手機(jī)芯片種類少，通用性就顯得比較差『1』。
在CDMA 流行的年代，高通（Qualcomm）公司憑借芯片技術(shù)和專利兩大利器幾乎把持了所有CDMA手機(jī)的市場(chǎng)，高通的BREW平臺(tái)是功能手機(jī)使用最廣泛的平臺(tái)軟件之一。BREW（簡(jiǎn)稱無(wú)線二進(jìn)制運(yùn)行環(huán)境）是專門針對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)的，不僅小巧和高效，同時(shí)還可以使用面向?qū)ο髴?yīng)用軟件環(huán)境進(jìn)行擴(kuò)充。BREW支持C/C語(yǔ)言，還有內(nèi)嵌的虛擬機(jī)，可以支持JAVA編譯環(huán)境和運(yùn)行庫(kù)。在BREW內(nèi)部的底層有一個(gè)OEM層，通過(guò)這個(gè)OEM層實(shí)現(xiàn)BREW與某種手機(jī)芯片和支持該芯片的嵌入式OS的關(guān)聯(lián)。在BREW上端有一個(gè)AEE層，該層提供了應(yīng)用程序調(diào)用BREW函數(shù)庫(kù)的方法。BREW本身并沒(méi)有一個(gè)嵌入式OS，但是其OEM的接口（MIL-移動(dòng)接口和CHIL-芯片接口）必須要一個(gè)嵌入式OS的支持，比如ThreadX和Nucleus『2』。
比較Skyworks手機(jī)軟件平臺(tái)，BREW在底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間做了很好的封裝，具有良好的硬件獨(dú)立性和可移植性。BREW應(yīng)用程序的每個(gè)模塊都可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)，而且保持二進(jìn)制兼容，這大大方便了使用高通芯片方案的手機(jī)廠家開(kāi)發(fā)基于BREW的應(yīng)用軟件。BREW雖好但也有短板，BREW自己沒(méi)有一個(gè)嵌入式OS，封裝接口的完整性和透明性都有待完善，整個(gè)系統(tǒng)的健壯性還不很強(qiáng)『3』。
手機(jī)屬于嵌入式設(shè)備，手機(jī)軟件平臺(tái)使用的操作系統(tǒng)屬于嵌入式OS的范疇。傳統(tǒng)的功能手機(jī)（Feature Phone）使用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）為基礎(chǔ)的手機(jī)軟件平臺(tái)。入門級(jí)的智能手機(jī)采用了半開(kāi)放的嵌入式OS（比如Symbian），而今天高端的智能手機(jī)多采用Android和IOS這樣的通用型的OS。Android是基于開(kāi)源的Linux內(nèi)核的開(kāi)放智能手機(jī)平臺(tái)，它具有目前其他手機(jī)OS沒(méi)有的開(kāi)放性特點(diǎn)。開(kāi)放的智能手IOS（也稱為iPhone OS）是建立在Mac OS技術(shù)基礎(chǔ)上的智能手機(jī)平臺(tái)，它具有提高移動(dòng)設(shè)備的性能、延長(zhǎng)電池的使用壽命和改進(jìn)用戶界面體驗(yàn)等特點(diǎn)。此外，Windows Mobile在手機(jī)市場(chǎng)也占有少量的份額，它具有與Windows PC 相似的使用方式，支持MS-office 軟件等特點(diǎn)。Windows Mobile是Windows CE 的分支產(chǎn)品，Windows CE 是一個(gè)繼承了Windows 思想的嵌入式OS。下面我將逐一介紹這些手機(jī)OS。
功能手機(jī)軟件平臺(tái)分析
所謂功能手機(jī)，是指那些使用封閉手機(jī)OS和平臺(tái)，具備手機(jī)的基本通話、短信、電郵、地址簿、音樂(lè)和WAP網(wǎng)頁(yè)瀏覽的功能，支持廠家提供的專用的游戲和應(yīng)用軟件的手機(jī)，部分功能手機(jī)也可以支持JAVA應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和運(yùn)行。這里可以清楚地看到，功能手機(jī)的定義是相對(duì)于智能手機(jī)而言的。市場(chǎng)上每一家手機(jī)芯片公司都提供功能手機(jī)的方案，比如TI Locosta、Skeyworks、高通的BREW和MTK（臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科）方案。這里介紹一種比較有代表性的軟件平臺(tái)Skyworks。
Skyworks是世界領(lǐng)先的射頻和無(wú)線技術(shù)半導(dǎo)體公司，它的手機(jī)軟件平臺(tái)Skyworks的層次結(jié)構(gòu)非常清晰，分為4個(gè)部分：底層是硬件和基帶（手機(jī)射頻和無(wú)線通訊部分）；第二層是OS，驅(qū)動(dòng)和GSM協(xié)議棧，平臺(tái)的嵌入式OS使用的是RTXC，這是一款小型的RTOS，它提供了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信、中斷和定時(shí)器服務(wù)；第三層是服務(wù)器，提供了GDI函數(shù)接口、Widget API和Toolkit，這些功能和工具可以幫助創(chuàng)建用戶界面和應(yīng)用程序；最上面一層是應(yīng)用，包括了一些已經(jīng)寫好的手機(jī)應(yīng)用軟件，比如撥號(hào)、短信息、游戲、電話簿等。Skyworks軟件平臺(tái)代碼尺寸小，適合低端手機(jī)的開(kāi)發(fā)。但是由于它支持的手機(jī)芯片種類少，通用性就顯得比較差『1』。
在CDMA 流行的年代，高通（Qualcomm）公司憑借芯片技術(shù)和專利兩大利器幾乎把持了所有CDMA手機(jī)的市場(chǎng)，高通的BREW平臺(tái)是功能手機(jī)使用最廣泛的平臺(tái)軟件之一。BREW（簡(jiǎn)稱無(wú)線二進(jìn)制運(yùn)行環(huán)境）是專門針對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)的，不僅小巧和高效，同時(shí)還可以使用面向?qū)ο髴?yīng)用軟件環(huán)境進(jìn)行擴(kuò)充。BREW支持C/C語(yǔ)言，還有內(nèi)嵌的虛擬機(jī)，可以支持JAVA編譯環(huán)境和運(yùn)行庫(kù)。在BREW內(nèi)部的底層有一個(gè)OEM層，通過(guò)這個(gè)OEM層實(shí)現(xiàn)BREW與某種手機(jī)芯片和支持該芯片的嵌入式OS的關(guān)聯(lián)。在BREW上端有一個(gè)AEE層，該層提供了應(yīng)用程序調(diào)用BREW函數(shù)庫(kù)的方法。BREW本身并沒(méi)有一個(gè)嵌入式OS，但是其OEM的接口（MIL-移動(dòng)接口和CHIL-芯片接口）必須要一個(gè)嵌入式OS的支持，比如ThreadX和Nucleus『2』。
比較Skyworks手機(jī)軟件平臺(tái)，BREW在底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間做了很好的封裝，具有良好的硬件獨(dú)立性和可移植性。BREW應(yīng)用程序的每個(gè)模塊都可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)，而且保持二進(jìn)制兼容，這大大方便了使用高通芯片方案的手機(jī)廠家開(kāi)發(fā)基于BREW的應(yīng)用軟件。BREW雖好但也有短板，BREW自己沒(méi)有一個(gè)嵌入式OS，封裝接口的完整性和透明性都有待完善，整個(gè)系統(tǒng)的健壯性還不很強(qiáng)『3』。
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