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编程走向全球化——全球软件开发团队普遍面临计算与通信的挑战

Warren Webb?? EDN技术编辑?? 2004年11月01日 ?? 收藏0
与电子行业的其它领域相同,嵌入式软件的开发也成了一项全球活动,它正在印度和东欧以及北美、欧洲和亚洲的其他特定地区快速发展。经常有这种情况,要为一个连网设备编程,而该设备必须用于连接各种系统的新兴融合网络。另外,开发团队经常要面对全球不同地区客户的不同需求。
  遍及全球的新兴开发中心进一步放大了这种挑战,虽然同样的网络,比如连接像微软Xbox Online 服务这样漂亮应用的网络,也连接着开发团队。使用不同语言、开发环境和操作系统的供应商正扩展它们的组织,以支持全球化的开发努力。下面我们将从高层探讨嵌入式软件的趋势,然后研究特定地区的信息。
  有了互联网连接和一些开发工具,今天的程序员可以从全球任意地点参与嵌入式软件项目。实际上,这种开发模式能够提供更低的总体成本,条件是开发团队可以管理好项目的动态文化与物流。
  嵌入式系统开发人员工作在一个快速变化的世界里。摩尔定律预测的计算能力的爆炸性增长,以及嵌入式设备的普遍应用都要求设计人员不断地追赶潮流。同时,处理器性能不断增强的趋势以及对新设备功能的市场需求都促使软件团队提供更加复杂的代码。当复杂性增加时,嵌入式软件总是成为产品交付的关键环
节。虽然设备的硬件也可以提供某些独特的功能,但大多数制造商仍靠嵌入式软件来实现产品的差异化。来自各方面的压力迫使开发人员寻找项目的捷径,例如采用现成的或免费的第三方软件,成熟的开发工具以及低成本的外包方案。
  随着计算技术在全世界的渗透和散播,与嵌入式软件打交道的人口也在与日俱增。交通、制造、通信、商业、娱乐、卫生保健以及安保等只是嵌入式设备广泛应用的几个领域。我们可以让嵌入式软件承担感觉、探测、扫描、引导、测试、观察以及保护我们的工作,而不必赋予它们思想。事实上,我们经常将自己的生命托付给正常运行的嵌入式设备,如医疗设备、航空电子设备、雷达、气囊和刹车等。与桌面软件不同的是,嵌入式应用必须可靠地工作,有时数年时间不能重新起动或打软件补丁。
  由于嵌入式式系统有各种形式和各种规模,从单片8 位传感器,到多道(multitrack)、多处理器的雷达,因此软件也同样表现出多样性。简单功能的软件一般采用汇编语言,采用最简单的调试工具。但是,随着功能的增加以及开发者竞争市场份额的考虑,现在,即使最简单的嵌入式设备也会在普通的应用软件以外,再增加通信与连网、本地或远程用户接口和安全代码。这些额外的职责使大多数嵌入式应用从8位和16 位跃升到32位时代,更增加了软件的复杂性。
  随着开发人员沿着软件途径实现更复杂的功能,预开发模块或子系统的合并更增加了成本。这一途径中的第一个环节通常是提供低层功能的操作系统,如时序、任务切换、内存管理和任务间通信。嵌入式操作系统必须适应多种硬件结构,并占用较少的内存空间。专有的和开放源码嵌入式操作系统都可以支持各种硬件,从简单的8 位器件到具备完全台式机性能的系统。例如,Symbian 是应用在大量手机中的专用操作系统;微软的Windows XP Embedded 支持更复杂的硬件配置。嵌入式开发商也使用Linux来支持多种消费电子设备,这是Unix操作系统的一种流行的免费版本。
  下一个环节是一个RTOS(实时操作系统),它提供标准操作系统的所有功能,同时可在短而确定的时间周期内对外部事件做出响应。RTOS的应用范围非常广泛,包括工厂自动化、通信路由器、运动控制、汽车电子以及医疗仪器等。Wind River Systems公司的VxWorks 和Green Hills 软件公司的Integrity 是两款最流行的专有RTOS。像eCoS 这样的开放源码项目则提供免费的RTOS,并且有对多种硬件结构的支持以及活跃的互联网开发社区。虽然TRON(实时操作系统内核)和ITRON(工业TRON)不是专有的产品,但它们已经是日本嵌入式领域RTOS 开发者的事实标准。
  操作系统供应商为嵌入式开发者客户提供了多种业务模型和付费选项。大多数专有的操作系统都包括开发工具, 你可以为每个开发席位(developer seat)预先支付一个许可费用。供应商也可能要求按每一套收取专利金,以及按年度支持合同支付许可费用。开放源码或免费软件市场上的供应商(如Montavista 软件公司)则通过提供支持工具、预订支持服务,以及提供定制服务或咨询服务来获得利益。
  当嵌入式设备开始相互连接或通过互联网连接时,开发人员就必须升级软件,使之包括网络功能。如果设备包括一个操作系统,它就可能包含一个网络栈,或软件供应商可以提供网络栈。尽管嵌入式产品中广泛使用TCP/IP(互联网的网络协议),但它需要相对较大的软件栈来实现安全功能,如加密和认证。新兴的短程、低数据速率网络标准(如ZigBee)提供一种更紧凑的通信算法,可以实现一种低成本全硅连网与安全模型。
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