前言

在九年前，有誰想過在網際網路上發表的一套作業系統 - Linux ，竟會對今日作業系統的發展有著重大的影響，而且擁有眾多的支持者持續不斷的開發各式各樣的應用。Linux作業系統是開放原始碼(Open Source)概念下的一個產品，最初純粹是由一群熱衷電腦科技的電腦玩家，投入於Linux的持續研究與開發，但今天來看，在世界上卻有數以萬計的電腦工程師，不斷地改善Linux，以及有組織地將其應用在商業性產品上。顯然，Linux勢必在未來幾年內有更大的突破及更多的商業機會。

Linux在過去數年來，絕大部分應用在桌上型電腦及伺服器電腦，尤其在伺服器電腦領域上，佔有重要的地位。隨著網際網路蓬勃發展，資訊家電產品的概念也因應而生，因此，嵌入式系統也受到廣大的注意，其成長潛力將遠遠超過一般人印象中的個人電腦及高階伺服器產品。因此近年來有許多軟、硬體廠商，將Linux應用在這些嵌入式產品上。

什麼是嵌入式系統

首先，定義什麼叫嵌入式系統。它是一個具有微處理器的硬體平台，可以執行特定的應用程式、完成特定的工作，亦即將特定的應用系統嵌入在特定的設備上，例如自動櫃員機、工業控制器、電信交換機、POS系統等等都是，當然還包含更多樣的產品。嵌入式系統的市場裡，並非最近才開始，早在微處理器發明之時，它就已經應用於多種產品上，其時間遠超過個人電腦的歷史。

早期的嵌入式作業系統，例如：VxWorks, pSOS, Nucleus, Supertask等等，都是專屬性的架構設計，其存在的時間大部分都超過大家所熟悉的Windows及DOS作業系統，也各自在嵌入式市場佔有一片天地。這些系統由於都是專屬的架構，在開發成本及維護成本上較為昂貴。且由於各家系統互不相容，無法共用資源，也因此造成開放性架構的Linux能夠受到嵌入式市場的青睞。各家廠商能夠以最少的成本使用大眾的資源來完成各種商業化的嵌入式產品。這些嵌入式產品的應用可分為以下幾類：

● 網際網路產品：Router, Modem, Switch, Gateway等

● 電信市場產品：IP Phone, VoIP Gateway, 交換機等

● 工業控制及自動化產品：嵌入式控制器，機台設備自動化等

● 家庭自動化產品：Set-Top-Box, 保全系統，資訊家電等

● 辦公室應用產品：Web Pad, Thin Client, Windows Based Terminal等

● 消費性電子產品：PDA, 行動電話，遊戲主機，掃描器，印表機等

● 交通運輸控制系統：車載電腦，雷達控制系統，GPS定位系統等

● POS系統產品：自動櫃員機，收銀機，讀卡機，手持式掃描器等。

這些嵌入式的產品隨著科技的不斷進步愈來愈受重視，也將為許多廠商帶來無限的商機，就連一向是老大心態的微軟亦不得不投入大量的資源，開發嵌入式的Windows作業系統。這也是Linux切入作業系統市場，以對抗微軟獨霸的最佳戰場。

Linux 的應用

由於Linux是開放性的架構，大家都可以根據系統的需要自行修改，因此有許多工程師透過Linux 的模組化及修改，將這個作業系統應用在數以千計的硬體平台上。從小到掌上型使用的裝置(如PDA, Hand-Held device)，大到以cluster-based 的超級電腦。Linux 作業系統之所以能這麼快速發展，完全是因為它的開放原始碼的做法。這使得那些要將Linux 應用在不同領域的開發者，能夠取得Linux 的原始碼，作適當的修改，以適用在不同類型的產品。Linux 之所以能夠容易修改，也是因為這個作業系統本身的設計就非常的具有彈性，且能夠允許程式開發者在Linux 的核心，增減所需的功能。相較於專屬的作業系統，往往遷就於原廠的許多特殊因素而無法快速反應客戶的需要。

嵌入式的系統為何使用Linux

執行特定功能的智慧型系統，已被廣泛地應用在操作介面、監控、通訊、及控制系統，為了符合這些應用，一個功能強大及好用的作業系統是需要的。像這些系統需要一些先進的功能，例如：高解析及使用者操作的圖形介面 (GUI)、TCP/IP 的網路功能、穩定但可替換的低耗電 flash 記憶體、支援32-bit CPU、使用大量的記憶體陣列等等。考慮到新硬體的開發速度，以及舊硬體的淘汰速度。你會發現，這兩個因素對一些商業化的RTOS而言會是一大挑戰，去開發新硬體所需的驅動程式，對商業化的RTOS 而言，跟上硬體開發的速度會是一大負擔。那自己獨立去開發原始碼或是採用一個專屬的作業系統，就不是一個正確的選擇。

因此，在有限的選擇之下，嵌入式系統的開發者發現他們面臨了一個進退兩難的局面。 一方面，今日的智慧型嵌入式系統常常會使用最新的硬體原件及chipset。而這些硬體原件及chipset往往只有在像 Windows 這樣的作業系統支援它們。另一方面，嵌入式系統要求一個非常可靠(不會當機，不需照顧)，再加上可以自由修改的作業系統，來符合特殊應用的需求。所以，問題是，一般用途的作業系統 (如Windows) 並不符合需要單一特別功能的嵌入式系統的需求。然而那些為嵌入式系統所設計的RTOS，又因為無法支援足夠的硬體，使得這些系統開發者在選用所需的作業系統時傷足了腦筋。這也是Linux 最近被廣泛地應用在嵌入式系統的主要因素，Linux 的廣大資源及開放原始碼，俾使Linux 作業系統能夠很快地跟上科技進步的腳步，支援各式各樣的硬體原件及chipset。

那Linux 會不會像Windows一般，需要大量的系統資源？不像Windows一樣，Linux 繼承了模組化，它可以很輕易地將作業系統縮小，小到甚至可以放在一片軟碟片中。更進一步，因為Linux 的核心程式碼是開放的，所以系統開發者可以依據嵌入式系統所需的獨特功能，來修改Linux 的核心。

使用哪一種Linux？

因為Linux 的開放性，使得在網路上你可以取得許多不同版本的Linux。有些Linux 發行版本，是專門為「Thin Server」或「Firewall」所設計的，有些具備即時性(Real-Time)的功能，有些Linux 發行版本的大小特別小，也有些Linux 是針對非x86 的CPU，如 PowerPC、RISC、68xxx、以及其他等等。

所以，要決定使用哪一個Linux 發行版本，當然是依據你嵌入式系統所需的功能。首先，要了解雖然Linux 有許多發行版本，但是他們大部分都包含了原始的Linux 核心、一些Linux 常用的工具、以及一些常用的程式。雖然Linux 可以是免費的，購買一個「商業用」的 Linux 發行版本，還是有一些好處如下：

●Linux自動安裝工具，使得使用者能很容易設定及安裝他所想要的Linux。

●各種Windows-like GUI，它們有不同的大小、外表、功能，可以應用在不同的嵌入式系統。

●能夠支援嵌入式系統及即時性系統的指定需求，(例如支援特殊CompactPCI的硬體平台)。

小型化Linux (Small foot-print Linux)

Linux 應用在嵌入式系統時，最負挑戰的工作，就是如何縮小Linux 的大小，使得Linux能在最小需求的RAM/ROM及運算能力下執行。嵌入式的作業系統，可能會從一個DiskOnChip 或Compact Flash 上開機，或是在沒有鍵盤及螢幕下開機，又或是透過Ethernet網路，從遠端的裝置載入應用程式。目前已經有許多小型化Linux 的資源存在網際網路中，這些特定應用導向的Linux 發行版本，常被拿來設定成以下的用途；如 Router、Firewall、Internet/Network裝置，網路伺服器及閘門(Network Server and Gateway)。

嵌入式Linux系統解決方案的主要提供者

由於Linux是開放原始碼下的一個產品，任何人及公司都可以網際網路上下載原始碼，來修改及整理發行自己的版本，因此市場上充斥著各式各樣的Linux解決方案。各位在開發嵌入式系統時，如何選擇可靠及穩定的Linux，便是一個重要的關鍵。以下列舉幾個在國際上具知名度，且專注在嵌入式Linux應用的廠商。

Lineo

推出Embedix 系列的產品，產品包含有GUI、Browser,、SDK開發工具，及支援各種不同CPU的Linux。Lineo公司並於近半年來購併了六家嵌入式Linux的專業公司，這些包含有Zentropix、Rt-Control、USE、Moreton Bay、FirePlug及INUP等公司。提供的技術有Hard Real Time、uClinux支援MMU-less CPU、 VPN Router、Firewall伺服器、Compact PCI Cluster以及porting Linux的專業技術及經驗等。Lineo公司整合這六家公司，不但能夠提供嵌入式系統的全方位解決方案，並能達成全球支援與服務的目標。Lineo公司也於今年初與台灣的OEM廠商策略聯盟，這些廠商包括：宏碁、華宇、仁寶、神達、大眾、亞瑟等集團公司。此外，Lineo公司在美國與Motorola及AMD等公司策略合作，支援其主要的CPU產品，提供其OEM客戶的Linux解決方案及專業服務。在日本市場上，Lineo公司與Hitachi共同合作開發Hand-held設備的Linux解決方案，提供其CPU客戶的完整解答。

Monta Vista

推出Hard Hat Linux、ViewML Browser、Soft real time scheduler等產品，其產品可支援多種不同的CPU。Monta Vista也提供一些Linux開發工具及Porting pSOS 應用程式到Linux平台的專業系統服務。Monta Vista也於今年九月陸續得到資金的投入，進一步擴大公司規模。

LynuxWorks

LunuxWorks最早之前擁有自己的專屬作業系統LynxOS，並在上面開發Linux的API。為了因應Linux的潮流，該公司推出BlueCat Linux進入嵌入式Linux的應用市場，此外也提供BlueCat CDT開發工具提供系統開發者應用，BlueCat Linux主要支援的CPU為X86及Power PC等。該公司也於近日內購併了同樣是Linux系統的專業公司ISDCorp。

Infomatec

Infomatec公司以壓縮技術為主，整合支援xICA及xRDP，成功地將Linux縮小，應用於Thin-Client、Windows-Based-Terminal及Web Pad等產品。此外，Infomatec的主要業務將以系統整合商的角色提供業界Turn-key solutions。

除此之外，國內是全球電腦產品的生產重鎮，許多OEM/ODM的製造商，為了維持高成長與獲利，漸漸重視軟體的價值，投入許多資源在開發嵌入式的應用系統，例如：資訊家電的產品等。因此，國內漸漸有許多軟體廠商投入嵌入式Linux的懷抱，例如：網虎、新網趨勢、騰研、鑫景、文佳、百資等公司。這些瘋狂擁抱的現象亦可由這次的Linux World Trade Show在台北舉辦可看出端倪。(作者為嵌入式Linux系統資深工作者)