嵌入式操作系统特点分析
(一)市场进入时间
制定产品时间表与选择操作系统有关系,实际产品和一般演示是不同的。目前是Windows程序员可能是人力资源最丰富的。现成资源最多的也就可能是WinCE。使用WinCE能够很快进入市场。因为WinCE+X86做产品实际上是在做减法,去掉你不要的功能,能很快出产品,但伴随的可能是成本高,核心竞争力差。而某些高效的操作系统可能由于编程人员缺乏,或由于这方面的技术积累不够,影响开发进度。
(二)可移植性
操作系统相关性。当进行嵌入式软件开发时,可移植性是要重点考虑的问题。良好的软件移植性应该比较好,可以在不同平台、不同系统上运行,跟操作系统无关。软件的通用性和软件的性能通常是矛盾的。即通用以损失某些特定情况下的优化性能为代价。很难设想开发一个嵌入式浏览器而仅能在某一特定环境下应用。反过来说,当产品与平台和操作系统紧密结合时,往往你的产品的特色就蕴含其中。
(三)可利用资源
产品开发不同于学术课题研究,它是以快速、低成本、高质量的推出适合用户需求的产品为目的的。集中精力研发出产品的特色,其他功能尽量由操作系统附加或采用第三方产品,因此操作系统的可利用资源对于选型是一个重要参考条件。Linux和WinCE都有大量的资源可以利用,这是他们被看好的重要原因。其他有些实时操作系统由于比较封闭,开发时可以利用的资源比较少,因此多数功能需要自己独立开发。从而影响开发进度。近来的市场需求显示,越来越多的嵌入式系统,均要求提供全功能的Web浏览器。而这要求有一个高性能、高可靠的GUI的支持。
(四)系统定制能力
信息产品不同于传统PC的Wintel结构的单纯性,用户的需求是千差万别的,硬件平台也都不一样,所以对系统的定制能力提出了要求。要分析产品是否对系统底层有改动的需求,这种改动是否伴随着产品特色?Linux由于其源代码开放的天生魅力,在定制能力方面具有优势。随着WinCE3.0原码的开放,以及微软在嵌入式领域力度的加强,其定制能力会有所提升。
(五)成本
成本是所有产品不得不考虑的问题。操作系统的选择会对成本有什么影响呢?Linux免费,WinCE等商业系统需要支付许可证使用费,但这都不是问题的答案。成本是需要综合权衡以后进行考虑的——选择某一系统可能会对其他一系列的因素产生影响,如对硬件设备的选型、人员投入、以及公司管理和与其他合作伙伴的共同开发之间的沟通等许多方面的影响。
(六)中文内核支持
国内产品需要对中文的支持。由于操作系统多数是采用西文方式,是否支持双字节编码方式,是否遵循GBK,GBl8030等各种国家标准,是否支持中文输入与处理,是否提供第三方中文输入接口是针对国内用户的嵌入式产品的必需考虑的重要因素。
上面提到用WinCE+x86出产品是减法,这实际上就是所谓PC家电化;另外一种做法是加法,利用家电行业的硬件解决方案(绝大部分是非x86的)加以改进,加上嵌入式操作系统,再加上应用软件。这是所谓家电PC化的做法,这种加法的优势是成本低,特色突出,缺点是产品研发周期长,难度大(需要深入了解硬件和操作系统)。如果选择这种做法,Linux是一个好选择,它让你能够深入到系统底层,如果你愿意并且有能力。
四、几种代表性嵌入式操作系统比较
(一)VxWorks
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS),是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。VxWorks具有可裁剪微内核结构;高效的任务管理;灵活的任务间通讯;微秒级的中断处理;支持POSIX 1003.1b实时扩展标准;支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。
然而其价格昂贵。由于操作系统本身以及开发环境都是专有的,价格一般都比较高,通常需花费10万元人民币以上才能建起一个可用的开发环境,对每一个应用一般还要另外收取版税。一般不通供源代码,只提供二进制代码。由于它们都是专用操作系统,需要专门的技术人员掌握开发技术和维护,所以软件的开发和维护成本都非常高。支持的硬件数量有限。
(二)Windows CE
Windows CE与Windows系列有较好的兼容性,无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操作系统。为建立针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台,它能在多种处理器体系结构上运行,并且通常适用于那些对内存占用空间具有一定限制的设备。它是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核需要至少200KB的ROM。由于嵌入式产品的体积、成本等方面有较严格的要求,所以处理器部分占用空间应尽可能的小。系统的可用内存和外存数量也要受限制,而嵌入式操作系统就运行在有限的内存(一般在ROM或快闪存储器)中,因此就对操作系统的规模、效率等提出了较高的要求。从技术角度上讲,Windows CE作为嵌入式操作系统有很多的缺陷:没有开放源代码,使应用开发人员很难实现产品的定制;在效率、功耗方面的表现并不出色,而且和Windows一样占用过的系统内存,运用程序庞大;版权许可费也是厂商不得不考虑的因素。
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