《嵌入式操作系統(tǒng)史話》之一：何為嵌入式操作系統(tǒng)？

什么是嵌入式操作系統(tǒng)
談?wù)撉度胧讲僮飨到y(tǒng)的定義之前，應(yīng)該先討論一下關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的定義。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者和企業(yè)界人士的理解都不盡相同，具有代表性的意見有兩種；一種是說嵌入式系統(tǒng)就是嵌入式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，另外一種認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)是一種機(jī)電結(jié)合、軟硬結(jié)合執(zhí)行某種特殊功能的系統(tǒng)[1]。這兩種意見各有側(cè)重，前者主要來(lái)自計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，后者來(lái)自電子信息領(lǐng)域。我認(rèn)為隨著未來(lái)智能技術(shù)的廣泛采用，兩種觀點(diǎn)將會(huì)統(tǒng)一，也就是說未來(lái)機(jī)電整合的系統(tǒng)都將是智能（有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存在）。那么所有可用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)（OS）都可以稱為嵌入式操作系統(tǒng)（以后簡(jiǎn)稱為嵌入式OS），既然它是一個(gè)OS，那就必須具備OS的能力-設(shè)備、任務(wù)（進(jìn)程）、文件和網(wǎng)絡(luò)等管理功能。嵌入式OS要支持嵌入式系統(tǒng)廣泛性的需求，它一定要具備諸如；實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展性、可靠性、可裁剪和固化（嵌入）等特點(diǎn)。這里就不一一細(xì)說。

嵌入式OS有哪些產(chǎn)品
20世紀(jì)70年代末，嵌入式OS商業(yè)產(chǎn)品已在美國(guó)和加拿大等國(guó)家出現(xiàn)，90年代末嵌入式OS的數(shù)量呈現(xiàn)井噴式增加，最鼎盛的時(shí)候有數(shù)百種之多，即使經(jīng)過經(jīng)過30多年的發(fā)展和淘汰，現(xiàn)在依然有數(shù)十余種。但是真正在市場(chǎng)上具有影響力，有一定的客戶數(shù)量和成功的應(yīng)用產(chǎn)品的嵌入式OS并不是很多，常見的有：PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II和III、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive 、CMX、SMX、emOS、Chrous、VRTX 、RTX、FreeRTOS、LynxOS、ITRON、RT-thread和Linux家族的各種版本比如uClinux、Android和Meego等，還有微軟家族的WinCE、Windows Embedded Stanard、Windows Mobile等[2]。其中有些產(chǎn)品已經(jīng)因?yàn)楣镜氖召?gòu)而消失，比如Psos 、VRTX和Chrous等，還有的開源嵌入式OS因?yàn)槿鄙倬S護(hù)而逐漸放棄，比如eCos和Meego等， 關(guān)于這些OS的情況，我后面的文章還會(huì)有更多的介紹。

嵌入式OS的分類
通用的OS我們可以按照應(yīng)用分成桌面和服務(wù)器兩種版本，對(duì)嵌入式OS分類卻是一件很困難的事情，原因是什么呢，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)。從特性看嵌入式OS可分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)，從商業(yè)模式看分為開源和閉源（私有），從應(yīng)用角度看分為通用的嵌入式OS和專用的嵌入式OS。比如VxWork就是硬實(shí)時(shí)、私有和專用的OS，而嵌入式Linux就是軟實(shí)時(shí)、開源和通用OS，硬實(shí)時(shí)的嵌入式OS，我們一般是稱為RTOS（實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)），歷史上某些RTOS不是嵌入式OS，比如某些實(shí)時(shí)的Unix，它是運(yùn)行在小型和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，今天多數(shù)類似的產(chǎn)品都已經(jīng)發(fā)展成嵌入式OS，即可以運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)上，一般稱之為嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。

嵌入式OS的應(yīng)用
可以說哪里有嵌入式的應(yīng)用，哪里就有嵌入式OS的蹤影。今天的嵌入式應(yīng)用已經(jīng)無(wú)處不在，嵌入式OS更是隨處可見。但是必須強(qiáng)調(diào)，嵌入式OS對(duì)于系統(tǒng)的處理器和其他資源均有一定要求和占有，商業(yè)嵌入式OS要收取一定的開發(fā)和使用費(fèi)用，即使是開源的嵌入式OS，你在開發(fā)中也或許要向商業(yè)公司購(gòu)買技術(shù)服務(wù)費(fèi)用。這些將導(dǎo)致最終的電子產(chǎn)品成本的增加 ，因此并不是所有的嵌入式應(yīng)用都需要使用OS。 哪些應(yīng)用適合也必須使用嵌入式OS呢，以下的是市場(chǎng)上一些熱點(diǎn)應(yīng)用：

無(wú)線通訊產(chǎn)品：比如手機(jī)、基站和無(wú)線交換機(jī)等無(wú)線通信設(shè)備大量使用嵌入式OS和中間件（通信協(xié)議等）[3]。

網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品：比如路由器、交換機(jī)、接入設(shè)備和信息安全產(chǎn)品等大量使用RTOS和開源的Linux OS。

智能家電：比如智能電視、IP機(jī)頂盒、互聯(lián)網(wǎng)冰箱等產(chǎn)品大量使用包括Android在內(nèi)的嵌入式OS。

航空航天和軍事裝備：包括飛機(jī)、宇航器、艦船和武器裝備等都在使用經(jīng)過認(rèn)證的RTOS，這個(gè)領(lǐng)域也是嵌入式OS最早開發(fā)的市場(chǎng)之一。

汽車電子：現(xiàn)代汽車和運(yùn)輸工具大量使用MCU技術(shù)，正在從采用私有的RTOS轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)和開放的RTOS和通用的嵌入式OS技術(shù)，隨著智能交通和車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，汽車電子將給嵌入式OS發(fā)展帶來(lái)一個(gè)新的春天。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算是IT產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的兩大推手。其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都嵌入式系統(tǒng)和嵌入式OS的影響更大，需要嵌入式OS支持更加優(yōu)秀的低功耗和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展和成熟，需求會(huì)越來(lái)越大。 

結(jié)語(yǔ)
嵌入式OS是源自計(jì)算機(jī)專業(yè)的一種技術(shù)，但因其嵌入在一個(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)之中，而且應(yīng)用千變?nèi)f化，所以其具有根深蒂固特殊性和多樣性。我撰寫的這組系列文章，試圖從歷史演變的視角幫助關(guān)注嵌入式系統(tǒng)發(fā)展和應(yīng)用的讀者了解嵌入式OS的過去、今天與未來(lái)，推動(dòng)中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)在嵌入式技術(shù)引領(lǐng)下的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新。

參考資料：
[1]Shibu KV 著 伍薇譯 《嵌入式系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)及開發(fā)》清華大學(xué)出版社
[2] Michael Barr Special Report: Choosing an RTOS https://www.embedded.com/electronics-blogs/other/4024563/Special-Report-Choosing-an-RTOS
[3] 何小慶“嵌入式LINUX在通訊設(shè)備中的應(yīng)用”通訊產(chǎn)品世界2005年2月
[4]labrosse 著 《Embedded Software Know it All 》ELSEVIER 出版社

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系列之二：嵌入式OS的“摩托”系

摘要：摩托羅拉自1974年發(fā)布第一款MC6800 --8位微處理器到1979發(fā)布的MC68000（簡(jiǎn)稱68K）-16/32位CPU之后，其芯片因?yàn)榧纯梢允褂迷谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，也可以使用在嵌入式系統(tǒng)，很快成為當(dāng)時(shí)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。最早開發(fā)嵌入式OS的公司，許多都是借助摩托羅拉的市場(chǎng)起家的……

系列之三：VRTX--商業(yè)嵌入式OS的開拓者

摘要：除了上一篇提到的OS-9以外，最早出現(xiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱為嵌入式OS）當(dāng)屬VRTX，因其在技術(shù)上創(chuàng)新性，得到用戶和嵌入式系統(tǒng)公司的廣泛支持，VRTX可稱為商業(yè)嵌入式OS的開拓和領(lǐng)導(dǎo)者……

系列之四：μC/OS的故事（一）

系列之七：風(fēng)河-嵌入式OS的常青樹

摘要：過去30年間，風(fēng)河和VxWorks在嵌入式OS領(lǐng)域一直處在領(lǐng)先地位，在航空航天、通信、工業(yè)控制等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，在業(yè)內(nèi)被稱為嵌入式OS的常青樹……

系列之八：手機(jī)中的嵌入式OS

摘要：手機(jī)屬于嵌入式設(shè)備，手機(jī)軟件平臺(tái)使用的操作系統(tǒng)屬于嵌入式OS的范疇。傳統(tǒng)的功能手機(jī)（Feature Phone）使用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）為基礎(chǔ)的手機(jī)軟件平臺(tái)。入門級(jí)的智能手機(jī)采用了半開放的嵌入式OS（比如Symbian），而今天高端的智能手機(jī)多采用Android和IOS這樣的通用型的OS……

系列之九：手機(jī)中的嵌入式OS（二）

摘要：為你介紹那些開源的操作系統(tǒng)，Android以及它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們的整個(gè)OS產(chǎn)業(yè)生態(tài)……