嵌入式系統開源軟件的回顧和展望

?回顧過去20年嵌入式系統在國內各行各業蓬勃發展，其中有兩項重要技術對此貢獻很大：一是ARM，二是開源軟件，尤其是Linux和與Linux相關的開源軟件。對于ARM，今天業內熱議的ARM上網本現在看只是_二個橋頭堡。進攻勝利了，ARM即刻大舉占領利潤豐厚的PC市場，退一步也可以保住自己的移動終端和已經牢牢把握的嵌入式市場。ARM要想成功，必然要仰仗開源軟件；指望微軟是不行的，微軟有太多的歷史包袱和既得利益，在windows 7是否支持ARM架構這件事情上一直搖擺不定。另一方面，Linux在經歷了漫長和痛苦的桌面市場的博弈之后，發現了移動計算這片領域，開始是智能手機、MID，到現在的上網本(netbook)，還有未來的智能本(一種稱為smartbook，尺寸更小、更輕便的上網本)。開源軟件也在慢慢地向嵌入式系統靠攏。在國內，嵌入式系統行業已經形成了ARM+Linux的模式。

1 嵌入式系統的開源軟件之勢不減

??? 最近發生的兩件事情都進一步說明了嵌入式系統開源軟件之勢不減。

??? 一是MIPS定制Android平臺。谷歌的Android在手機上獲得各產品方面的廣泛認可，HTC、摩托羅拉、三星和聯想的多款產品已經面世，中國移動也高調支持An-droid，更多的手機正在開發之中。作為開源平臺，Android不僅可以用在手機上，日本有公司已經把它移植在DTV、數碼相框、PMP等消費電子產品上。但是無論如何，谷歌依然無法滿足每個特定的嵌入式應用的個性化需求。以MIPS為主導的OESF(開放的嵌入式軟件基金會)應運而生。OESF的目標是推動Android平臺在非手機領域的發展。這是一件眾望所歸的好事情，也說明嵌入式系統行業對有影響力的開源平臺的迫切需求。

??? 第二件事情是傳統的嵌入式軟件公司Mentor Graph-ic收購了Embedded Alley。Embedded Alley是一家以Montavista(著名的嵌入式Linux公司)前雇員為核心的嵌入式Linux服務商。Mentor明確表示收購的目的就是為了擁有Android平臺提供服務的能力。背后原因有兩個：一是Embedded Alley是OESF聯盟的重要合作伙伴，已經成功為RMI的MIPS芯片提供了Android服務，繼承了美國東部企業的務實特色，是一家實干的服務商；二是Mentor傳統的私有RTOS Nucleus是目前手機基帶芯片的主要OS，但是在增長快速的智能手機上卻毫無建樹，借助Android或許可以幫助Mentor重返手機OS的市場。嵌入式系統無論是芯片、軟件和產品應用都在逐漸走向開源，開源之勢洶涌澎湃不可阻擋。

2 移動互聯產品是開源軟件重要機緣

??? 移動互聯產品是開源軟件在嵌入式系統發展的重要機會，這一點不僅嵌入式行業看到了，IT產業也看到了。原ARM中國公司總裁譚軍博士近期指出，開源軟件是下一代差異化計算平臺的理想選擇，芯片之爭、操作系統之爭的實質是看誰的生態環境建立得好，開源軟件在移動互聯網有著無比豐富的生態環境。Linux基金會執行總監Jim先生在北京2009開源世界峰會上指出，PC經濟正在發生變化，而Linux是未來把握利潤的車票。Jim解釋，以前單一的PC計算正在向以智能手機、MID、上網本和未來的各類云終端發展，而Linux是唯一開放的、可嵌入到其中的平臺。

??? 這里再舉個一個例子，目前已經交由Linux基金會維護的英特爾Moblin社區非常活躍。Moblin是專門針對MID的操作系統，最新推出的2．0版本有下面的特點和變化：

??? 第一，電源管理部分針對MID和Notebook做了優化，使電池續航能力得到延長。網絡功能作了進一步擴展，針對MID、Notebook和車載移動設備所需的網絡連通性能進行了擴展，考慮到能夠支持最新的3G技術。

??? 第二，應用程序框架重新設計。Moblin 2．0核心模塊放棄了前一版本所使用的Hildon應用程序框架，主屏幕設計和應用程序圖形界面設計有了更大的靈活性，可以以Flash AIR平臺為基礎設計用戶界面，也可以直接以HT-ML文件作為操作系統主屏幕或者應用程序圖形界面，也可以采用GTK／Clutter這個支持2D／3D動畫的UI庫來設計應用程序的圖形界面。

??? 第三，2．0版本開發工具更加便利。創建MID和Notebook等多種平臺上的Moblin影像的工具MIC，能夠在USB驅動器、光盤等設備中創建帶有平臺特定的、完整的目標文件系統的影像。Moblin 2．0的架構如圖1所示。

??? 英特爾作為一家芯片公司，花了這樣大的力量和金錢投資開放軟件平臺，為了什么呢，就是為了在未來移動互聯網世界里掌握更多話語權，因為Wintel架構將不再是這個世界唯一的計算平臺了。

3 中國嵌入式系統企業應融入開源文化

??? 國際性的嵌入式系統企業對于開源的重視和貢獻越來越大，例如，飛思卡爾半導體公司就把嵌入式Linux作為芯片基本OS重點支持和研發，在北京也成立專門的研發團隊。包括飛思卡爾、MIPS、瑞薩、博通、ADI和英特爾這些嵌入式半導體公司，以及Montavista軟件、思科通信設備公司，他們對Linux內核的貢獻是很大的。

??? 聯想到國內的情況：一方面以嵌入式Linux為龍頭的嵌入式教育和培訓熱火朝天，學員熱情很高，說明企業有需求；另一方面，放眼國內，專業的嵌入式Linux公司越來越少。在2000年初還有幾家，如靈思、藍點，現在除了中科紅旗還有定制性的嵌入式Linux產品服務外，幾乎沒有一家專業的嵌入式Linux軟件公司。再有，國內大型的嵌入式設備商們都有相當數量的Linux研發團隊，但是縱觀國際開源項目，幾乎沒有他們的身影，甚至連國人的身影都很少。來自Linux社區的信息顯示，2．6．13開始華人中有越來越多的人參與到Kernel開發中來，從2．6．13的10人增加到2．6．27的63人，從2．6．13的108個來自華人的patch增加到2．6．28的650個patch。但是總的情況看，華人對Kernel的貢獻所占比例還比較小(6％～8％)，外企華人的貢獻占了多數，本土企業的比重比較小。這不禁讓人們想起若干年前，國際Linux社區對于國內某些Linux公司只索取沒有奉獻的開源之路的指責。如果中國大型嵌入式系統企業不能像歐美日企業那樣追隨Linux開源文化的精神，我們的嵌入式系統開源之路還將會非常漫長。

4 理解嵌入式系統對開源軟件多樣性需求

??? 嵌入式系統多學科交叉的特點，決定了嵌入式系統對于嵌入式軟件的認識和使用上的多元化現象。比如計算機專業的人員偏好開源的嵌入式Linux OS，電子和自動化專業更加偏于RTOS，比如μC／OS-II(開源，商業使用收費模式)和VxWorks(傳統的商業嵌入式操作系統)。開源技術和思想對于嵌入式系統中非計算機科學學科的集成電路設計中的SoC技術已經產生重要影響。目前多數嵌入式系統半導體公司使用Linux作為基礎的OS。

??? 嵌入式系統是應用差異性很大的系統，比如通信行業，手機、智能手機、移動終端(智能本)、上網本、交換機、移動基站、交換機和電信服務器等等不同的產品，它們雖然是同一個行業，但是各自的體系結構、需求和應用都不一樣，更不要說不同的行業，如消費電子、工業控制和航空航天之間更大的差異了。

??? 嵌入式系統計算平臺的體系結構也比桌面和服務器復雜且種類繁多(如ARM、PPC、MIPS、X86和許多8／16位MCU)，這個特點決定了開源軟件在嵌入式系統中也是百花齊放。今天，有各種類似的開源軟件，如Ecos、RTEMS，而TinyOS、RTLinux、RTAI等面向實時性、通用性的Linux平臺也很多，另外面向移動互聯網的Moblin、Android和Ubuntu，及面向嵌入式系統的μC linux、Debian，還有商用公司Montavisa、Timesys、Windriver Linux的開源版本都在嵌入式系統中擁有自己的地位和應用。

5 正視開源軟件在嵌入式系統中的局限性

??? 雖然開源之風在嵌入式系統越來越大，但是部分嵌入式軟件平臺對于開源軟件仍持謹慎態度。部分企業經過實踐體會到，使用免費開源軟件未必能夠幫助企業節省成本，購買驗證后的商業軟件和知識產權卻可以幫助企業做大做強。實際上應該糾正“使用Linux就意味省錢”的想法，免費開源軟件并不一定比商業軟件節省開發和運行成本。一般來講，成熟的嵌入式軟件需要經過至少5年的開發和驗證時間，而且需要一個開發和支持團隊，這樣的模式對于嵌入式軟件平臺尤為重要。因此，目前包括航空航天、工業控制系統、交通系統、汽車電子、醫療電子(除信息娛樂部分外)，采用Linux和其他開源軟件都比較少。開源軟件在嵌入式系統的應用還應該注意避免走習慣性的單一化模式的思路，應該以應用為導向，以平臺為依托，結合自身研發和維護團隊的技術特點，聯合芯片、合作伙伴和開源社區共同完成一個項目。

6 小 結

??? 嵌入式系統的多樣性和廣泛性決定了開源軟件在其中巨大的生存和發展空間。開源軟件的開放性、靈活性、低成本開發和維護模式，可以幫助嵌入式產品解決所面臨的市場挑戰和創新。開源技術和思想對于嵌入式系統中的各個學科都將產生積極影響。