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准时,随时:嵌入的实时性能

Warren Webb?? EDN技术编辑?? 2009年01月01日 ?? 收藏0

  确保一个RTOS满足一些或全部性能需求的另一种方式是认证。例如,Wind River Systems称它的VxWorks操作系统第一个获得了POSIX(可移植操作系统接口) PSE52实时控制器1003.13-2003的产品标准符合性认证。POSIX包括一系列相应的IEEE标准,它定义了API(应用编程接口)和关键的性能领域。除了确保源码可移植性以外,PSE52认证还证明RTOS能提供时间关键应用所需要的可预计的响应时间。

  开发工具链是RTOS选择中的另一个大问题。你的大部分软件开发与调试工作都花在与IDE(集成开发环境)的交互上,以便通过IDE快速访问编辑器、编译器、链接器、下载器和运行时工具。开源Eclipse IDE已成为一个普及而易用的标准界面,用于嵌入软件工具供应商。该平台使用户能方便地创建定制的Eclipse配置,因为除了一个小型运行时核心以外,其它全部是插件。例如,QNX Software Systems公司的Momentics工具组件提供了一组生产率与分析工具,用于Neutrino RTOS,这些工具全部集成在一个Eclipse IDE中(图2)。

图2QNX SoftwareSystems的Momentics开发组件在一个Eclipse IDE中为Neutrino RTOS提供一系列生产率与分析工具


  如果你决定采用一个商用软件包,还必须确定是否需要或希望购买用于该供应商RTOS的源码。有些供应商会在你采购他们软件的时候自动提供源码,而有些供应商则要收费。有了源码,就有了修改供应商软件的选择,比如去除所有未用的源码行,回收重要的内存空间。源码还可以帮助你理解应用代码中的那些难以捉摸的毛病。不过,只提供目标代码的供应商称,如果你修改了源码,就建立了一个独有而不受支持的RTOS。你永远可以买一份源码副本,对系统作存档或提供给客户。

  嵌入设备有各种尺寸和性能,但有一件事是确定的:随着软件复杂性的增长,对实时、确定性的需要变得必不可少(见附文《设计一款智能手机的更智能方法》)。事实上,实时系统在很多应用中都很关键,错过时间界线可以导致生命或财产的灾难性损失。作为一个嵌入系统设计者,可以预期自己的客户会随着技术泡沫的膨胀而要求更高的性能和复杂性。所幸,现在已有大量软件供应商和开源志愿者致力于下一代实时固件,以简化你的下一个嵌入软件应用。


  附文:设计一款智能手机的更智能方法

  今天,电子设备制造商正面临着以前从未遇到过的挑战。以手机为例,除了打电话的主要功能以外,它还必须无缝地管理文档,如e-mail、文件和视频;要有易于使用的GUI(图形用户界面),并能够通过无线或蜂窝网络访问和交换数据。所有这些不同但相互关联的技术都必须结合起来,以提供一种同质的用户体验。并且,为满足消费者越来越高的需求,最新型号手机必须在18个月的窗口内,以规模市场价格上市。设计者如何平衡这种特性、性能与成本的折中?

  让我们进入操作系统软件。无论在一款时髦手机还是在其它多媒体设备中,操作系统都必须保持一个嵌入系统操作的特性:效率、缩放性、确定性和速度。但与过去的RTOS(实时操作系统)不同,今天的嵌入操作系统平台必须在设备级为有性价比的创新提供完整的基础。打开任何一款手机外壳观看,就会发现它依赖于一系列基础技术,如连接、文件存储、图形,以及所有外设硬件的驱动。这些功能需要大量软件。从设备制造商的立场看,这种软件的开发与内部维护代价高昂,并且无法实现一种设备的市场差异化。

  一种较好的方案是从一个全功能的操作系统开始,它包含了最新的网络与连接、文件存储和USB(通用串行总线)能力。这种操作系统平台还必须包括图形/多媒体方面的最新技术,并支持行业API(应用编程接口),如Khronos Group的OpenMax规范。对于不符合OpenMax的设备,多媒体框架仍采用编解码支持,并为应用层提供一个公共接口。OpenMax还提供其它图形与多媒体的硬件集成功能,以及XML(可扩展标记语言)驱动的菜单。此外,一个有性价比的RTOS平台必须能够做应用软件开发,无论是通过公司内部团队还是独立的软件供应商。整合的平台是一个强健的开发平台,包括一个IDE(集成开发环境)、一个编译器、一个调试器,和一个评测与仿真环境。芯片组供应商或器件制造商可以将这个工具组件扩展和封装为一个某种器件专用的SDK(软件开发包)。下一代操作系统必须用于各种嵌入应用。就像为客户定做的服装一样,关于器件的每行代码都明白无误,便于器件的设计,,制造商可以方便地扩展和定制这些代码行,精确地配合RTOS环境。

  普通消费者可能相对来说不能察觉到自己手机中的操作系统。然而,虽然它不那么显眼,但正是这种下一代RTOS平台实现了手机和其它电子设备的更佳经济性,并使设备制造商能够快速为自己的客户提供最新的功能。


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