真人快打公主:嵌入式操作系统市场巡礼

作者：邵贝贝 　日期：2001-8-1 　来源：转载
字符大小：【大】 【中】 【小】
引言
嵌入式操作系统是开发嵌入式产品的有力工具。随着“后PC时代”的到来，嵌入式计算机产品的开发日渐火爆。在控制领域，随着32位单片机的功耗不断降低，价格不断走低，越来越得到国人的认可。实时多任务的嵌入式操作系统的使用也受到越来越多的重视，嵌入式操作系统的产品与市场也日趋活跃。由于选择什么样的嵌入式操作系统往往发生于产品开发之前，一旦选中某公司的产品，往往会被该产品“牵着往前走”。故做决定之前不妨多做一些调查研究，针对拟开发产品的特征，结合嵌入式操作系统产品的特点、质量、可靠性，综合价格与服务等因素做出选择。本文将为这种调研提供尽量多的信息。
传统的嵌入式实时操作系统
传统的嵌入式操作系统多为实时操作系统（RTOS）。其中最著名的，市场份额最大的要属VxWorks，VxWorks是Wind River System公司（网站www.wrs.com）的产品，风头极劲的火星探测器就是用的该产品，高能加速器以及其它一些大型科研装置也多用VxWorks。价格昂贵是该产品的另一特点，在3万美元之上。此外，用VxWork开发的嵌入式单片机产品还要按每一产品若干美元付费，即所谓Royalty。pSOS也是一个知名的RTOS。在嵌入式通讯产品的开发方面业绩斐然，该产品已被Wind River公司收购，故pSOS也成了Wind River的产品。近来，该公司又开发了VxWorks AE RTOS，可以移值到FPGA中去。对于源码开放市场，Wind River支持开放UNIX-BSD/OS。
OS-9是另一个著名的嵌入式实时操作系统。是Micro -ware Systems公司（网站www.microware.com）的产品。这是一个在欧洲很流行的RTOS，八十年代就很流行，特别是在以Motorola 68xxx和Power PC为CPU的系统中。近来，OS-9 3.0已经被移值到Hitachi的SH-3和SH-4CPU上。该公司还宣布OS-9也支持Strong ARM等多种CPU。
Enea OSE Systems公司（网站：www.enea.com）的RTOS产品主要用于开发无线通讯类产品，特别是那些最终是图形类应用的产品。它的可移值嵌入式图形界面库（PEG lib）以及开发工具是专为上述产品设计的。当然用其开发出来的产品也是要按件收费的。OSE是对分布式系统全面支持的实时操作系统。
无需按件收费的RTOS（Royalty-free）
RT/Studio是Precise Software Tech. 公司（网站：www.psti.com）的产品。RT/Studio的MQXTM是Posix类型的RTOS，有集成开发环境IDE，适用于开发通讯类嵌入式产品。主要面向MIPS、ARM、Power PC、ARC等CPU。RT/Studio在PC的Windows NT/2000环境下运行。起价3万美元。
QNX Neutrino是加拿大的QNX Software System公司（网站：www.qnx.com）的产品，QNX本身是免费的，可以从该公司的网站上免费下载，可用于非商业应用。但QNX的设备驱动程序开发包只有β版是可以免费下载的。与其它RTOS不同的是，QNX的设备驱动程序不是同实时内核一同编译的，而是放在保护起来的用户程序空间。设备驱动程序是放在用户应用程序中一起调试的，使用的调试工具也相同，如Metaware。QNX的开发环境起价2700美元。
8051 Tool Suite 6.0是Tasking公司（网站：www.tasking.com）的产品，是专门为8051 CPU开发的，有全套的集成开发环境，可以在Windows、Linux、Unix平台上运行，起价1290美元。
Rose Real Time/Integrity是Green Hill Software公司的产品。支持多种CPU，该实时内核本身起价为每单套使用许可证2000美元。而调试用的Multi集成环境的Windows版本，每单套使用许可证起价7900美元。Green Hill最近也推出了嵌入式Linux，使用GNU编译生成Linux的内核，用Linux标准的makefile链接之后，应用程序可以在Multi 2000的集成环境中方便地与Linux内核一起调试。Windows下或Linux下的Multi 2000售价5900美元。
Nucleus Plus是Accelerated Technology公司的产品，这是一个提供源代码的RTOS。比起那些“黑盒子”式的嵌入式内核，提供源代码无疑是一个聪明之举，因为开放是嵌入式实时操作系统未来的总趋势，故源代码公开的嵌入式Linux越来越为用户看好。
嵌入式Linux
Lineo公司（网站：www.Lineo.com）推出了2.0版本的Embedix SDK开发工具，适用于ARM、Mips、Super Hitachi、x86、Power PC等流行CPU，在Linux或Windows NT/2000下运行。用户可在此平台上加入其它软件，如USB、SMP、GUI、Bluetooth等。Embedix 2000的单套许可证索价4995美元，Power QUICC的Code Warrior的集成环境索价14495美元，主要用于Motorola的各种CPU。
LynuxWorks公司（网站：www.lynuxworks.com）是老牌实时操作系统LynxOS的生产商。Lynx（www.lynx.com）是为美国航天中心NASA设计的，单套使用许可证1万美元，而该公司推出的Blue Cat Linux 3.1只要300美元，适用于各种流行的CPU。Code Warrior的集成环境是2499美元。
RED Sonic(网站：www.redsonic.com)推出了REDICE-Linux。它使用RED-Builder图像开发工具，REDICE-Linux内核是实时内核。适用于软实时和硬实时，与现存的Linux完全兼容。
MontaVista Software公司（网站：www.mvista.com）推出了Hard Hat Linux 2.0，是基于最新的Linux稳定内核Linux 2.4的。同时提供相应开发工具软件包，支持的流行CPU超过20种。如东芝打印机的开发就用了上述工具。MontaVista的上述产品可以在多种主机上运行，如Red Hat以及Yellow Dog Linux，Mandrake Turbolinux，Windows NT/2000上的VMWare，Solaris等。
Insignia Solutions(网站：www.insignia.com)公司的嵌入式产品开发平台名为Jeode。Jeode适用于许多操作系统，现在也可以在Linux上运行，主要是Red Hat Linux。Jeode提供与Personal Java兼容的Linux图形界面。它的图形支持有Abstract Windowing Toolkit类库，需要较大的系统内存空间，但裁剪后，可以将Jeode的一部分嵌入到比较简单的图形系统中去。
国内的嵌入式操作系统
红旗Linux是以中科院软件所为基础的红旗公司（网站：www.redflag-linux.com）推出的嵌入式操作系统产品，面向宽带机顶盒、中文PDA、瘦客户机和无盘工作站、红旗商务通等嵌入式产品。
科银京成公司（网站：www.coretec.com.cn）以成都电子科技大学为依托，开发了有中国自己知识产权的嵌入式实时操作系统Delta OS，包括实时内核Delta CORE，TCP/IP协议接入，文件系统，图形接口等。
Hopen OS是北京凯思昊鹏软件公司（网站：www. hoppen.com.cn）的嵌入式操作系统产品，包括Hopen内核、网络通讯协议、JAVA虚拟机、图形界面等。Hopen是以中科院为背景的，是开发有中国自己知识产权的嵌入式操作系统并使之产业化的“女娲计划”的一部分。
中国人已经意识到要有中国品牌的嵌入式操作系统，中文接入是国人的优势，世界上超过20％的人在使用中文。正在开发有自己知识产权的嵌入式操作系统的单位很多，例如以中科院计算所为背景的EEOS，西安易捷的Eje-OS，广州博利思公司的嵌入式Linux，亿赛科技在推的Pencil OS等等。开发一个操作系统软件工程量浩大，且需要很长的时间才能得到认可。似应集中兵力争取在若干年后能有一两个在世界上真正得到认可的系统。由于Linux已是一个世人认可的系统，基于Linux无疑是一个高水平的起点。
选择嵌入式操作系统软件
整套的嵌入式操作系统软件支持多种CPU，包括操作系统和集成开发环境，价格可达几万美元。对于经济实力有限的用户，可以考虑只购买部分商业软件，甚至全部使用Linux之类自由软件。嵌入式实时系统的开发软件包大致分为以下四个部分。
(1） 适用于目标系统CPU的C语言交叉编译器，广泛使用的是ANSI的标准的C交叉编译器。是否有必要使用C++，用户当根据拟开发的产品决定。这是最基本的开发工具，用于开发嵌入式实时系统的C交叉编译器，应能在C语句之间插入汇编语句，提供的库函数应具有可重入性。这一部分价位在2千美元上下。
(2) 嵌入式实时操作系统的实时内核（The Real Time Kernel）。在某种意义上说，实时内核就是实时操作系统。内核对应用系统的多个任务做实时调度，调度是根据某种算法实现的，有基于任务优先级的，也有按时间片轮番调议的，等等。不同类型的实时内核有各自不同的应用领域。所以要根据拟开发产品的特点选择适用于该类产品的内核。要选择稳定的，已被时间和其他产品证明是可靠的内核。嵌入式实时内核是可裁剪的，一般与用户的应用程序一同编译，使用前面提到的C编译器。有的内核带有源码，有的是所谓黑盒子，只有目标码。实时内核的价格可以从几十美元到几千美元。也有免费的，源码公开的实时内核如μC/OS。
(3) 面向各类特定应用的各种函数库。例如，文件系统，很多嵌入式应用不一定需要文件系统，为节省费用，这一部分用不着的就可以不买。又譬如，TCP/IP协议栈，如开发通讯类产品，这一部分就不如买现成的，全部自己开发既工作量大，质量又不见得有保障。如果做控制，设备要求能实现通过UNIX的过程控制，可考虑购买远程调用函数库，还有，图形界面函数库等。总之，这一部分完全取决于拟开发产品的特性与要求。
（4）目标系统的调试手段与环境。集成调试环境IED是理想的开发工具，一般在Windows环境下提供编译、编译优化、链接，生成应用程序，并通过某种方式下载，如串行口或乙太网口。提供多窗口的源码级的应用程序调试功能。哪种集成环境好完全取决于开发者的爱好，实际上用户熟悉了、用惯了某种开发环境，一般不大愿意再换另一种。对于尚无先入为主的新用户，不妨索取有效期一个月的评估软件，先熟悉一下，看是否喜欢。这种IDE软件包支持多种CPU，当用户用另一种CPU开发另外的产品时，只需花费不多的费用购买该CPU的支持包或板级支持包就可以了，开发环境几乎不变。IDE是比较贵的，有利于提高开发效率，但如果有其它调试手段，IDE也绝非必须的。32位的嵌入式单片机一般可通过JTAG口下载和调试程序，相应的单片机评估板上也都有满足应用程序调试要求的DEBUG驻留程序。交叉C编译器中也可能含有DEBUG方式的编译选项。
总之上述四项内容，既可以购买全套软件包，也可以选购一部分，甚至可以全部使用自由软件。由于嵌入式操作系统仅仅是开发嵌入式产品的工具，和普通意义上的计算机操作系统的用户码很不一样。嵌入式操作系统对开发人员的素质有较高的要求，嵌入式操作系统的开发商还必须提供良好的服务与人员培训，用户购买嵌入式软件包时千万不要忽视了服务与培训这一环节。