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嵌入式开放源码系统快速掘起
 

【作者: 程裕翔】2004年06月28日 星期一

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Linux及其他开放源码软件的开放性,吸引了学界、玩家的积极投入,近来影响力备受注目,也让多数的信息大厂(除微软)公开表示支持。它的影响力不仅在服务器端,因其良好适应性、较低成本和技术移植容易等优势,逐渐在手机、PDA及其他嵌入式电子产品的操作系统领域,获得了越来越多的青睐。


依《嵌入式Linux在行动设备中的应用》一文的分析(注),由于Linux和Unix之间的相似性,使得许多对Unix熟悉的开发人员能够很快在相似的基于嵌入式Linux开发环境中进行开发工作。另外,由于Linux源码的开放性使得源码移植和再利用变得相当普遍,基于嵌入式Linux平台的开发产品往往只花费较低的成本就能有很好的质量,这对于注重开发成本的公司无疑具有极大的诱惑力。


近来Java语言在行动设备等领域逐渐成为主流的开发语言,而一些实验证明,在相同的硬件平台上,Java虚拟机在Linux上能取得比Windows CE上更好的性能值,因此Java+Linux成为现在的时尚搭配,同时Linux也提供了良好的安全性能和并行处理能力。当然,Linux在价格上的优势也很关键。尽管Linux并非全免费,但和其他商用操作系统相比,它还是占尽价格优势。


在占用空间方面,嵌入式Linux大小约占用1M ROM和2M RAM,这和Windows CE占用的空间差不多,而Linux的优势在于经由压缩文件系统能在RAM 和ROM之间取得相对合理的平衡。


目前已有不少嵌入式Linux的商用版本出现,并被一些嵌入式设备制商所采用,例如Sharp公司的ZaurusPDA就采用了Lineo的Embedix,该Linux版本使用"Qtopia"的GUI;而MOTOROLA公司日前推出的A760则采用了MontaVista公司的Linux CEE3.0。以下将介绍一些较知名的嵌入式开放源码系统及产品。


Red Hat

Red Hat是Linux研发厂商之一,它们在发展软件操作系统之余,也发展嵌入式的Linux系统。Red Hat的Linux,主要是针对嵌入式设备而开发的通用型嵌入式作业平台,并与第三厂商合作研发开放原始码的嵌入式软件。


其中Red Hat所推动的嵌入式Linux系统名为RedBoot,它是一款Custom Linux,意即让客户自行选择所需的功能,然后再由Red Hat依照这些功能制作出符合客户要求的嵌入式Linux系统。


RedBoot可以应用在不同的硬件平台上,如ARM、MIPS、MN10300、PowerPC、Renesas SHx、v850,以及x86等手持设备上。这款RedBoot内建了Red Hat GNUPro研发工具,提供硬件开发厂商除错、链接库,和GCC、G++等语言数据库等功能,这些厂商甚至可以免费到Red Hat去自行下载最新的Linux核新程序,比微软的WinCE方便许多。


目前已有许多硬设备与RedBoot做整合的测试,如行动设备(PDA、Smart Phone、E-book)、信息家电(Set Top Box)、工业设备(智能型控管设备),及商业设备(POS/ATM)等。


Monta Vista

Monta Vista的Linux CEE(Linux Consumer Electronics Edition)是知名的实时Linux操作系统,在这个市场上的商用版本还包括FSMLabs公司的RTLinuxPro、LynuxWorks的BlueCat RT、 MontaVista的Linux CEE以及TimeSys公司的产品等等。目前Motorola公司在亚洲市场已经开发出一款(也是世界第一款)由嵌入式Linux和Java搭配的手机:A760,该款手机所采用的操作系统Linux CEE。而NEC公司也计划将MontaVista公司的Linux版本应用于其手机上。


除了手机以外,Monta Vista的软件已用于NEC、Sony等公司的个人摄录机之内,也有用于 Panasonic的照相手机之上,而目前正在开发中的产品仍有数百个,包括手机、高级遥控器、高解析电视、音乐器材、卡拉OK系统、游戏机、3G手机等。


日本的TRON

TRON是1984年由东京大学教授阪村健倡导的开放源码操作系统,它在开发之初就设想除用于计算机外,还将它用于机械控制与通信控制设备上。最近的TRON已开始广泛应用到手机、网络家电等领域。总部在东京的TRON协会目前正在着手制订包括CPU与运行环境在内的标准。


TRON使用开放标准,谁都可以自由开发这种OS的嵌入软硬件。而且,它主要用作设备上的「预嵌入操作系统」。此外,它还有在特定时间内完成指定目标处理的RTOS功能,具有Windows没有的快速处理的优点。


由于拥有这些优点,TRON被越来越多的公司采用。去年6月,NEC、日立制作所等22家著名电子?品制造商联合宣布将基于TRON来开发网络家电设备的软硬件。而NTT DoCoMo的许多手机机型都采用了TRON。不仅如此,丰田汽车也在其“Prado"与"皇冠"等车型上使用TRON来控制引擎运行。


TRON的声势浩大,连微软都不能不与其握手合作。去(2003)年9月底时,T-Engine论坛与微软宣布,微软的嵌入式操作系统“Windows CE.NET"将移植到基于TRON的嵌入式运行平台“T-Engine"上头。这样一来,在T-Engine的信息家电及行动设备等嵌入式设备上,也可以使用Windows CE.NET用户接口以及图像处理、即时消息等功能。日本微软则以会员身份加入T-Engine论坛。


除Windows CE.NET移植外,MontaVista早在2003年3月就已经宣布要开发针对T-Engine的Linux版本 - T-Linux。


Sharp的Linux PDA

Sharp推出的Linux PDA系列 - Zaurus,是一款以Linux为操作系统的PDA,也是在Palm或WinCE的操作系统以外的第三选择。这款PDA不但支持IBM的SOA架构 - Websphere,同时也支持Sprint的无线通信服务。


目前Zaurus最新的机型为SL - 6000,拥有XScale 400MHz处理器、64MB的闪存、64MB的SDRAM、国际标准键盘,以及一颗长效的充电锂电池等设备。


这款PDA最特殊的一点,就是支持IBM的Websphere的架构,这个架构有三个优点,优点如下:


  • ● 其远、近端传输都有安全密码保护,用户可以做有效且安全的数据传输;甚至在多重网络环境中,都可以做到无间隙、无中断的传输。


  • ● 可随时使用网络的应用程序,如PIM、E - Mail等,也可以和IBM的DB 2做数据传输的动作。


  • ● 可同时运行多个应用程序。



依照上述的特点来看,其运作方式和Palm、WinCE无异,只不过操作系统较为不同而已,但基本上嵌入式系统与开放原始码的结合,已在这款PDA上见到实际的成果。


《图一 Zaurus SL - 6000》
《图一 Zaurus SL - 6000》"》

Motorola的Linux手机 - E680

嵌入式Linux的技术不只应用在PDA或电脑上面,同时也应用在其它的3C产品上,如Motorola就推出了一款以Linux为系统的E680的手机。这款手机有如一个简易型的PDA,支援1 GB的SD卡,并可透过本身的USB、蓝芽和GPRS等通讯装置,来下载音乐或视讯的档案。其GPRS的速度可达到115 kbps,相当于DSL 1/3的速度。


E680所搭载的开放原始码软件,可以播放多媒体的各式档案,如MP 3、MPEG 4或RealPlayer的相关档案等,甚至还可以收听美国MTV台所播放的歌曲。Motorola的前几款Linux嵌入式手机,是以MontaVista Linux为操作系统,并使用Qt/Embedded接口为图型架构。不过因为MontaVista和Trolltech拒绝再让Motorola使用它们的操作系统或应用程序在手机上,所以Motorola转为使用Belcarra的Linux操作系统。


Motorola的E680显示出开放原始码软件不但可以作为手机的操作系统,且还能够拥有多媒体的功能,而通讯能力也不亚于其它的商业软件。


嵌入式Linux机器人 - Wakamaru

开放原始码软件不发则已,一发就有强大的威力。在3C产品开始导入Linux之际,日本的三菱重工研发出以Linux为操作系统的机器人 - Wakamaru。这台高3.3英呎、重60磅的机器人,于2003年的旧金山嵌入式会议展出过,这也是首个仿人类型态的机器人,其电池是在轮座上,可自动充电。


Wakamaru是由MontaVista Software所研发的Linux操作系统及以开放原始码为主的应用程序来操作。这个机器人可以做简单的家事,而其中的操作系统架构是非常地复杂,并不如一般的计算机操作系统架构简单。


Wakamaru的特色是可透过网络来加入声音和人脸的数据,让它拥有辨识这些数据的功能。Wakamaru能够以内建的声音系统和用户对话,甚至它还可以在下载网络新闻后,与用户聊时事。这台机器人内建了摄影机,能够让用户在远程透过网络和摇控器来观看家中的状况。


三菱重工研发Wakamaru的主要目的是建立起一个可与人类作朋友的机器人、拥有仿人的语音效果与家庭成员对谈、认识超过10,000个英文单字、可作出自然仿人的手势动作、仿人般的生活方式、自动充电系统(在没电时,会自动走到充电座前作充电的动作),以及能够随时连上网络更新内部的数据库,并和用户作时事的对谈。


目前Wakamaru的售价为14,250美元,令人惊讶的是,利用嵌入式Linux也能够制作出高精密度的机器人,实在不得不让人对嵌入式开放原始码软件感到赞叹。


结论

一般人对开放原始码软件,普遍都有免费且不专业的印象存在,但在这么多的嵌入式开放原始码软件及产品陆续推出后,也许这些人对开放原始码软件的观念会有所改变。在更多的厂商投入在开发嵌入式Linux的行列后,我们将会见到越来越成熟的产品,例如Linux洗衣机、电视机、电冰箱、冷气机,甚至是智能型汽车等更多的嵌入式Linux产品。


注:《嵌入式Linux在行动设备中的应用》:http://www.c114.net/technic/technicread.asp?articleid=5978&boardcode=jl_mov


相关组织网站
Matrix研究机构官方网站
Red Hat嵌入式系统官方网站
Embedded.com官方网站
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