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异军突起:Linux抢占嵌入式设备市场

Warren Webb?? EDN技术编辑?? 2003年04月18日 ?? 收藏1
  集数百位软件专家的智慧而产生的 Linux操作系统,已经吸引了全世界嵌入式系统开发者的注意力

  Linux已不再仅仅是一种源码开放的操作系统:为用于你的嵌入式设备你必须亲自将它下载、修改、调试并对其进行维护。事实上,整个嵌入系统产业都已经开始对Linux给予商业支持。总线模块制造商和单板计算机制造商现在都提供预先配置Linux的操作软件。硅芯片制造商正在推出采用Linux配置的新型微处理器。而且,软件供应商维持并支持十多种作为嵌入式系统商品的现成Linux软件。
  Linux最初之所以吸引设计师,是因为其成本低廉。在当前经济状况限制公司的开支的情况下,经理们都详细审查并削减了大部分产品开发预算。这种节支氛围导致软件开发小组至少要考虑在新项目中采用无需支付特许使用费的软件,如Linux。尽管Linux长期以来被认为是一种免费的操作系统,但很多设计师都愿意负担有关专家支持、专用工具、用户化服务和预包装配置等的费用,以简化开发过程。各制造商做出的反应是,提供定制的嵌入式配置、订购支持软件包、成套开发工具和应用程序范例,以扩充免费的Linux内核。
  虽然Linux仅占微软公司台式计算

机市场的很小一部分,但它在Web服务器市场上已非常抢眼,并且正在树立起一种稳定可靠而又不会垮台的操作系统的信誉。这种日益增长的信誉再加上可嵌入的体系结构,已引起了设备开发商的好奇心。在过去的两年中, Linux嵌入项目的数量一再飙升,从而使其它一些有实力的嵌入式操作系统黯然失色,并在许多项目上向Wind River公司供应的、在业界领先的VxWorks RTOS进行挑战。
  Linux取得长足发展的原因有:它具有一系列强大而又不断增强的软件功能,并对嵌入式体系结构作了一些重大的修改。例如,Linux的模块化特征使得客户能构建一组仅占每一个嵌入设备存储器所占面积的小型定制软件,从而去除了受限制的专有操作系统的额外代码。此外,Linux还支持一大批微处理器,因而非常适合于多样化的嵌入式设备的应用。因为各个制造商都把Linux移植到最流行的嵌入式CPU和台式CPU上,所以开发人员不会由于软件的限制而被迫在硬件上做出抉择。设计师一开始就可以根据满足当前项目需要去选用较廉价的微处理器,然后在产品要求提高、功能扩充时,能够轻而易举地升级到功能更强大的CPU。
  秘密所在
  人们最经常引用的Linux优点之一是它的特许协议便于用户执行。用户可以免费下载一份Linux,将它修改得适用于你的产品,然后你还可以转卖,而无须支付特许使用费。然而Linux并不是不受专利权制约的软件。Linux的使用受GNU GPL(普通公共许可证)约束,并有其具体的使用规则。例如,如果你修改并销售GPL软件,则你的修改自动属于GPL,而且你必须把这些源代码提供给任何需要它的人。诚然很多嵌入式系统开发人员由于担心被迫将专有软件的源代码披露出来而对Linux敬而远之,但是,你的应用程序和设备驱动程序只要独立并不同于Linux内核,又不包含GPL代码,也就仍然是不公开的。Sony公司、IBM公司、Borland公司 和 Oracle公司是接受GPL条款并出售与Linux操作系统兼容的专用软件的少数几家大公司。
  每一代新的嵌入式设备都变得更加复杂,以满足客户对智能系统和先进接口的要求。这些新要求正在迫使开发人员在他们的设计中纳入32位处理器、网络连接和图形处理功能。这些功能常常是商用操作系统的追加费用项目。支持这些功能的软件可像Linux应用程序和驱动程序那样,从开放式社团免费获得。
  系统越来越复杂这一发展趋势也对嵌入式系统开发人员产生了影响,因为他们原本习惯于自己编写包括文件管理和任务调度规范等在内的整个软件套件。这些无所不包的软件包基本上是一种“自行设计”的操作系统,在嵌入式操作系统市场上占有50%以上的份额。随着嵌入式设备的复杂性超过了公司内部软件开发小组的开发能力或资金供应能力,Linux正在取代许许多多这类自己开发的操作系统。这些开发人员习惯于维护自己的软件包非常熟悉Linux许可证协议。源码开放的Linux附加功能,如内置的联网支持功能和图形功能,还可以节省新开发项目中用于编码和集成的大量时间。
  嵌入式设备的硬件技术演进也对实时项目有影响。例如,曾经需要RTOS来满足线程调度要求的嵌入式系统应用程序,因当今的处理器速度更快而可以在Linux软件实时调度程序下令人满意地运行。其他要求确定性响应的嵌入式系统应用程序,只要采用外部I/O处理程序或一个修改的内核,或者把Linux与一个商用的或源码公开的开放式RTOS结合起来,仍可充分利用Linux的各种优点。
  RTLinux是比较受欢迎而又比较成功的实时Linux实现方案之一,它既有专有版本,又有源码开放的版本(图1),两种版本均可


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