嵌入式操作系统在中国的发展

    一、什么是嵌入式软件

      嵌入式软件是数字化产品的，作为嵌入式软件的基础和龙头，嵌入式操作系统在产业发展过程中扮演了越来越重要的角色。所谓嵌入式软件(Embedded Software)，从广义上讲是计算机软件的一种，是由程序及其文档组成，可分成系统软件、支撑软件、应用软件三类。

      嵌入式软件是与嵌入式系统密不可分的。嵌入式系统初是指用以控制设备的计算机，通常是在设备内部，为了控制设备行为或是嵌入在其它系统中的一种专用软件和硬件。它一旦启动就执行某一特定的程序，中间无需人工干预，直到关机为止。但通常要求具有实时响应能力，一般不要求复杂的用户界面，甚至不要求支持键盘、显示器、串行口、硬盘等外设接口，也不需用户进行二次开发。它被广泛地用于仪器仪表、工业控制设备、电梯、程控交换机、微波设备、交通灯、家用电器等设备中。近年来，随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统具有了新的内涵，同时萌生了许多形态各异的接入设备，如手持电脑、可上网的无线移动手机、机顶盒、家庭网关、可上网的电视机、可上网的车载盒、智能家用电器等等。相应地对嵌入式软件也提出了与初不同的要求。

      二、嵌入式操作系统的基本组成

      嵌入式操作系统种类繁多，有资源开销很少的IC卡操作系统，也有功能较强的网络计算机操作系统。这些嵌入式操作系统从功能到性能各具特色，为各种硬件环境及应用提供了相应的支持和服务。

      目前,市场上共有几十种操作系统，有深嵌入系统，也有浅嵌入式系统；有多任务系统，也有单任务系统；有实时系统，也有分时系统。总之，不同厂商推出的操作系统或多或少都有差异，但许多嵌入式操作系统一般具有如下一些内容和功能：系统、窗口图形系统、文件系统、设备驱动程序和网络协议等。

      当前许多嵌入式操作系统都有一个多任务，以满足多种嵌入式系统的需要，对于系统的功能，各种嵌入式系统差别较大，但即使是微内核系统，系统也负责完成如下一些基本任务：进程间通讯、线程调度、中断和内存管理等。

      在一些嵌入式系统中，窗口系统没有被采用，随着嵌入式操作系统的广泛应用，嵌入式系统性能的提高，窗口系统越来越成为许多嵌入式操作系统的重要内容。窗口系统一般具有如下一些基本功能：窗口管理功能、接口，提供菜单、按纽、编辑框、组合框、控件框、滚动条、对话框和默认窗口等多种窗口界面对象。许多嵌入式操作系统都有文件系统，一般支持ROM、RAM、FLASH和外接卡文件系统，提供文件的创建、打开、读写和检索等功能。

      设备驱动是大多嵌入式系统的重要内容，驱动内容包括RS232接口、网络设备、LCD、笔、鼠标、触摸屏等。嵌入式设备正逐渐成为主要的互联网接入设备，与之对应，嵌入式操作系统也必须支持相关的网络协议，目前许多嵌入式操作系统都支持TCP/IP。

      三、嵌入式操作系统发展现状

      20世纪80年代，商业化的嵌入式操作系统开始得到蓬勃发展。目前国内外已有几十种商业操作系统可供选择，如VxWorks、pSOS、Palm、OS、Neculeus、Windows、CE和“女娲Hopen”等。

      在中国，嵌入式操作系统可分为两大类型：一类是自主版权的操作系统，另一类是基于Linux的操作系统。自主版权的操作系统方面，国内有“女娲Hopen”操作系统、桑夏2000操作系统和DeltaOS操作系统等。“女娲Hopen”是凯思集团推出的产品，目前已进入产业化阶段，目前“女娲Hopen”已能支持所有主流的嵌入式芯片。凯思与联想、TCL、Motorola、Winbond、上海贝尔等国内外厂商合作开发出了多种产品：联想“天玑810”、天玑e卡通、“天玑911”、TCL集团家庭信息显示器HiD、天亿股票机顶盒、VoD视频点播机顶盒等。

      桑夏2000操作系统是深圳桑夏公司推出的产品，是一个面向嵌入式应用的实时操作系统，具备文件系统和嵌入式数据库引擎，提供了基本的图形用户接口，支持层次化、模块化的软件模型，可行动在“龙珠”等三种系列的CPU上，支持包括TCP/IP协议在内的网络通讯协议。

      DeltaOS是北京银京成公司开发的嵌入式实时操作系统，它主要包括：内核DeltaCORE、嵌入式TCP/IP DeltaNET、嵌入式文件系统DeltaFILE以及嵌入式图形接口DeltaGUI。DeltaOS支持ARM7、StrongARM、PPC8XX、PPC4XX、X86、MIPS等多种嵌入式微处理器，可应用于消费电子产品、通信产品、工业控制及军用电子产品中。

      近年来，嵌入式Linux进展较快。在中国，以Linux为基础的嵌入式操作系统比较活跃，其中中软Linux、红旗Linux、东方Linux是业界的代表。

      中软总公司以数控平台为背景，推出了中软Linux3.0。中软嵌入式Linux是实时系统，这套基于Linux的嵌入式系统不仅满足了数控机床的需求，同时可以应用于其它工业控制领域。

      红旗Linux把工控和信息家电作为主要的发展领域。红旗Linux为用户提供了Windows风格的控件集、图形中文环境和嵌入式数据库的开发工具。中科红旗公司开发出了针对工控领域的嵌入式Linux系统。

      东方Linux是凯思集团推出的产品。凯思通过与中芯微合作，已经推出了网络计算机(NC)采用东方Linux的NC系列产品除具有传统终端的功能之外，还具有本地计算能力，用户可以通过NC使用安装在服务器上的应用程序，并可以使用多种本地软件。该产品工作方式基于集中与开放网络服务的运算模式，兼容多种网络协议标准，用户可以在任意地点通过网络连接设备，实时访问服务器端的应用程序。该产品可应用于政府、国防、教育、商业、金融等领域。

      四、嵌入式操作系统的应用

      1.掌上电脑(PDA)：随着掌上电脑等手持设备性能的提高，嵌入式操作系统将成为必需的配置；随着行业的推广，行业应用软件市场将迅速扩大；掌上电脑功能的不断扩展，专项功能软件面临新的发展机会。

      2.机顶盒：机顶盒是一个很宽泛的概念。从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶盒。机顶盒一般可分为三类：数字电视机顶盒(使模拟彩电能够接收数字电视信号)、网络电视机顶盒(通过电视机能够浏览互联网)、VoD数字机顶盒(基于宽带网实现上网和双向视频点播功能)。机顶盒市场有赖于三大条件：较好的网络环境、丰富的内容(数字节目、用户关心的网络内容、VoD节目源)和相关政策、行业标准。嵌入式操作系统在机顶盒中起着重要的作用。依赖于操作系统的支持，机顶盒可以上网、收发电子邮件、运行各种行业应用软件、实现视频点播。随着机顶盒的广泛应用，嵌入式操作系统也将面临良好的市场机遇。

      3.手机：手机是嵌入式软件的主要载体之一，数量特别巨大。手机早只有基本的语音服务，其后增加了简单的附加应用(比如电话簿)，后来又加入了WAP方式访问Internet的功能，提供话音、数据和多媒体应用及服务。无线Internet是必然的发展方向，人们可以在移动的条件下实现日常办公和生活娱乐，也可以实现随时随地完成个人通信和信息交流，如上网浏览、音像点播、网上购物以及各种定制信息。这些新功能的实现，大多依赖了嵌入式操作系统。

      4.数码相机：嵌入式软件系统是数码相机的技术，数码相机的大部分功能主要通过软件来控制和实现。一方面，嵌入式软件贯穿整个数码摄影的全过程。以嵌入式软件为的系统可以对数码相机的整个摄影过程进行控制，实现对数字影像的采集、处理、存储和传递的管理。另一方面，通过嵌入式软件系统可集成多种硬件，适合于不同应用环境。利用嵌入式软件的可扩充特性和硬件提供的标准接口，数码相机可以与其它电子产品相联接，甚至相融合；通过各种软件功能模块来扩充数码相机的功能和其它应用，为用户提供全面的、多方位的、网络化的、个性化的功能和服务。

      5.数字电视：数字电视能够支持家庭信息化、宽带互联网和互联社区的服务。而这些扩展的功能，都离不开软件。随着接收机系统业务种类的增加，接收机系统的管理复杂程度将大大增加，需要一个嵌入式操作系统，能够实时地管理、控制硬件和处理任务。因此，数字电视为嵌入式软件带来了新的发展机遇。

      五、发展趋势

      1.嵌入式产品将与互联网应用相互促进，快速发展，嵌入式产品将成为互联网的主要终端之一，网上将出现大量的服务于嵌入式产品的软件，并有专门服务于嵌入式产品的内容。

      2.随着微电子技术的快速发展，芯片功能更加强大，SOC(System on Chip)将成趋势，这不仅能降低成本，缩小产品体积，还将增强产品的可靠性。同时，软件硬件的紧密结合，嵌入式软件与硬件界限更加模糊，嵌入式软件时常以硬件形态存在，这种方式可提高实时性，增强可维护性。

      3.无线通讯产品将成为嵌入式软件的重要应用领域，一方面，已有无线产品将借助芯片技术和嵌入式软件来提高性能，另一方面当前许多嵌入式产品都将增加无线通讯功能。因此，未来几年，蓝芽等相关技术会与嵌入式软件相互促进，共同发展，使更多的产品具有通讯功能，使更多的通讯产品更好地为用户服务。

      4.嵌入式操作系统会与嵌入应用软件协同发展。嵌入式系统中的重要角色包括嵌入式应用软件，嵌入式系统应用领域千差万别，只有充分重视应用软件的发展，才能满足丰富多彩的应用要求。

      5.嵌入式操作系统是在多种硬件平台上发展起来的，随着嵌入式系统的广泛应用，信息交换、资源共享机会增多，由此相关的标准问题也将日渐突出，如何建立相关标准成为业界关注的问题。