《國產(chǎn)嵌入式微系統(tǒng)msOS成型記》之二 中低端嵌入式軟件平臺的困局

嵌入式領(lǐng)域有不少操作系統(tǒng)，大致可以三類：第一類以Wince、Linux、Android為代表的，屬于大型操作系統(tǒng)，擁有內(nèi)核任務(wù)調(diào)度、菜單界面、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、文件存儲、外設(shè)驅(qū)動等一系列完善的功能，但這類操作系統(tǒng)屬于非實時操作系統(tǒng)，往往用于辦公、娛樂、人機接口等對時間要求不高的場合。此外因為功能太完善，對硬件的要求很高，最低配置CPU需要ARM9 200MHz，內(nèi)存需要32MByte，支持MMU內(nèi)存管理單元，標配彩屏。

第二類以VxWorks為例，屬于功能豐富的嵌入式實時操作系統(tǒng)，功能豐富。往往用于高實時、高可靠的軍工、航空航天、工業(yè)自動化領(lǐng)域，對硬件要求也比較高。

第三類以uC/OS-II，F(xiàn)reeRTOS為例，只有一個搶占式多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的任務(wù)內(nèi)核，此外還提供一些內(nèi)核管理的函數(shù)接口及必要的擴展功能，其它的功能庫如菜單界面、網(wǎng)絡(luò)等都需要自己擴展，這類操作系統(tǒng)主要應(yīng)用于中低端小型的項目中，成本要求高，需求多樣，但一般不是很復雜，實時性有要求，但不苛刻，往往都是消費類或者一般的工業(yè)自動化設(shè)備，比如白色家電的控制系統(tǒng)、小型監(jiān)控、傳感器的測試平臺、儀器儀表、小型工業(yè)自動化領(lǐng)域取代PLC，降低成本等等。

中低端小型項目，一般都是基于MCU51、ARM7或者現(xiàn)在的CortexM3、M0開發(fā)。簡單的項目，軟件最常用的是前后臺系統(tǒng)，也叫裸奔，緊急響應(yīng)用中斷，低速處理在main大循環(huán)中執(zhí)行。稍微復雜一點的在前后臺系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入了系統(tǒng)節(jié)拍，執(zhí)行一些例行的事件，這個也叫時間片編程方式。再進一步是引入消息機制，實現(xiàn)消息機制編程方式。再復雜一些就引入uC/OS-II等RTOS，實現(xiàn)多任務(wù)編程，簡化編程難度，但同時因為引入了RTOS，需要充分了解RTOS的特性，所以對編程人員的水平要求比較高。

苛刻的成本、需求的多樣性，導致目前沒有一套比較完善的操作系統(tǒng)統(tǒng)一這一方面的開發(fā)編程，哪怕是uC/OS-II等RTOS內(nèi)核，也需要根據(jù)實際項目需求來配置、裁剪，增減不必要的軟件功能。

此外，中低端小型項目，技術(shù)難度相對較低，所以嵌入式人員的入門門檻較低，這個本身是好事，然而也就是因為入門門檻太低，又沒有一套統(tǒng)一的編程規(guī)范，導致編程的隨意性很大，一個公司十個編程人員，有十套不同的編程方式，相互之間檢查、維護非常困難，而小型企業(yè)的人才流動相對較大，軟件負責人離開后，繼任者因為編程的思維方式不同，往往看不懂前人的程序而廢棄再重新設(shè)計，這樣導致代碼質(zhì)量一直在低質(zhì)量的重復循環(huán)，也極大的提高了公司的軟件成本。

項目繼承性這種情況在高校、研究所中尤為突出。比如一所研究所的主業(yè)是做傳感器，但為了測試這款傳感器必須要搭建一套嵌入式測試平臺，若用WINCE、Linux等開發(fā)平臺，需要一個嵌入式團隊來開發(fā)，投入很高，維護很難，副業(yè)變成主業(yè)了，若是自己搭建一套完善的通用測試系統(tǒng)，既沒有這個能力，也沒有這個精力，所以一般都是針對性的設(shè)計這款傳感器的測試系統(tǒng)。因為高校、研究所的學生經(jīng)常更換，后來者看不懂前人的代碼，又不得不重新設(shè)計。

中低端小型項目，需求雖然多樣，雖然無法用一套操作系統(tǒng)去統(tǒng)一開發(fā)，但是我們可以把這些分為幾類，比如彩屏的消費類、黑白屏的工控類、數(shù)碼管顯示的微控制類等等。這幾年國內(nèi)有一款比較出名的開源嵌入式操作系統(tǒng)叫RT-Thread，編程風格類似Linux，在OS的基礎(chǔ)上集成了GUI、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)功能，不少用戶把它應(yīng)用于消費類行業(yè)。而最新發(fā)展起來的一款開源嵌入式微系統(tǒng)叫msOS，采用微軟的C#風格，側(cè)重于平臺架構(gòu)，可以靈活組合，簡單易用，目前整合了uC/OS-II，集成了128*64黑白屏的GUI、參數(shù)日志存儲、PID算法庫和步進驅(qū)動庫，定位于儀器、儀表、小型工業(yè)自動化領(lǐng)域，msOS的中文名就叫嵌入式微系統(tǒng)。