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赢得设计成功的嵌入式Linux

David Marsh?? EDN特约技术编辑?? 2005年09月07日 ?? 收藏0

  要点
  嵌入式Linux帮助赢得主流手机设计成功
  半导体厂商希望借助Linux来销售芯片
  入门级硬件使得售价低于200美元的关键产品的实现成为可能
  开放源虽能提供自由度却引起了IP版权问题
  桌面操作系统采用类似Windows XP的界面
  就在短短5年前的一次设计审?查会上,大家对我提出的考虑——将Linux用于嵌入式系统用户界面与管理控

制的建议——反应冷淡。反对这一建议的理由包括:Linux不能快速响应实时事件、开放源代码界对软件支持的担心、以及对未来不可预测事情的顾虑等,评审组最终选择了Windows CE。当时,客观地讲,还没有完全适合嵌入式系统开发的主流操作系统派生产品,因此大多数设计均采用专用解决方案,如QNX Neutrino或Wind River公司的 VxWorks等。与此同时,主流产品界与开放源代码界正忙于利用其核心软件架构来满足占板面积小的嵌入式系统的需求。结果,在去年2月举行的3GSM世界大会上,像英飞凌 (Infineon)、飞利浦 (Philips)、三星 (Samsung) 及意法半导体 (STMicroelectronics) 等行业巨头,都公布了采用Linux的手机产品。在其他场合,飞思卡尔 (Freescale) 公司的软件子公司Metrowerks推出了适合汽车电子的Linux——主要用于车内娱乐设备。就在上个月,Xilinx公司发布了一个用于其免费下载Webpack FPGA开发环境的Linux端口,这预示着Linux操作系统正逐渐在工程领域得到同行的认可。那么Linux对嵌入式系统开发到底有多大用处?同样重要的问题是,它启动时又有多大难度?

线路板容纳有一个ADSP-BF533 Blackfin 500 MHz处理器以及一个看似足够大、排列成4组16×4的128MB  SDRAM


  首先,必需将硬实时操作系统与软实时操作系统区分开,前者可保证不会错过最后期限并能准确地了解工程的进度,后者则通常需要在一个特定时间范围内才能完成任务。像QNX、VxWorks及其他一些开发环境——如LiveDevices公司的Realogy套件及Volcano公司的汽车联网系列产品等,均可处理需要有充分确定性响应时间的关键任务(参考文献1)。但据EDN编辑Warren Webb最新报道,目前有许多可用来满足实时需求的商业性Linux产品,如LynuxWorks公司用于补充其LynxOS产品的BlueCat Linux以及即将推出的Red Hat Embedded Linux,是坚持Red Hat的Linux 与将Linux及VxWorks融合在一起的全球最大商用RTOS供应商Wind River公司共同协作的结果(参考文献2)。而最近进行的一系列发布,如General Dynamics Advanced Information Systems(通用动态高级信息系统)选择LynuxWorks公司的安全应急LynxOS-178 RTOS来开发美国陆军未来战斗系统 (FCS)的基础设施等,则表明这些进展意味着巨大的商机,
  尽管这些系统都与Linux兼容,但它们还是不可避免地采用了专用软件来满足客户的需求。例如,MontaVista公司对Linux内核进行了修改以满足其运营商级产品的如下需求,即增加大量预占点来将最坏情况下的延时从大于100ms缩短至小于1ms,以适应在电信基础设施中使用。此外,由FSMLabs公司提供的RTLinuxPro,将Linux作为一个在硬实时操作系统内核监控下的空闲线程来运行,在一个典型x86平台上可保证最坏情况下的中断延时为13ms,并允许无缝访问Linux环境。欧洲市场的兴趣来自意大利软件开发商Koan,Koan公司的Klinux采用由Polytechnic of Milan航空航天工程系RTAI项目开发的实时应用接口 (RTAI) 内核扩展来提供硬实时响应。在获得免许可的开放源代码条件下,Koan正致力于将其系统移植到包括x86、ARM、PowerPC及Xscale架构的处理器上,这些产品主要用于工业控制。
  让我们回到消费电子市场,信息娱乐与手机应用的迅猛发展预示着嵌入式Linux会更加广泛地用于对任务苛刻程度与实时响应没有那么严格要求的设备中。当然,Linux已经在可靠性与安全性方面获得了很好的声誉,正因为如此,移动电话运营商Orange与意法半导体公司最近决定对嵌入式Linux系统的研发进行联合投资,该操作系统用于在意法半导体公司基于ARM的Nomadik处理器上运行的一个安全电子手机付费程序。但Linux传统的反应时间迟缓已经在很多场合妨碍了它的应用,这是由于它原有内核的非预占性设计而造成的,其运行任务会停止中断,并且其调度程序采用了一种公平算法来保证所有任务均分享一部分处理器时间,而不考虑任务的优先级。这种内核还依靠任务之间的页面交换,因此不能在必需适应异步事件的系统中对时序进行准


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Liunx? 嵌入式? Windows CE?

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