《國產(chǎn)嵌入式微系統(tǒng)msOS成型記》之一 何為嵌入式微系統(tǒng)

序

讀過與非網(wǎng)推出的《嵌入式操作系統(tǒng)史話》，通過何老師的講述，我們應(yīng)該對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的門派、歷史、演進(jìn)以及未來發(fā)展趨勢(shì)有了較全面和深入的認(rèn)識(shí)。

其中，幾乎所有嵌入式操作系統(tǒng)革新性的技術(shù)節(jié)點(diǎn)都始于歐美國家，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)者始終扮演追隨者的角色。

但我們也要看到，國內(nèi)的開發(fā)者們一直沒有放棄努力，雖然一個(gè)個(gè)先驅(qū)成為先烈，如紅旗Linux、都江堰等，仍擋不住一批批后繼者涌入，如凱思昊鵬的HOPEN、開源的RT-thread和μTenux以及飽受爭(zhēng)議的COS等。

在此，與非網(wǎng)推出《嵌入式微系統(tǒng)msOS成型記》系列，我們邀請(qǐng)與非網(wǎng)資深網(wǎng)友--王紹偉(鳳舞天)，介紹一款基于開源概念，此前在國內(nèi)幾為空白的，從實(shí)際需求出發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)--msOS，自誕生到完善成熟的成長(zhǎng)故事，讓大家看到國內(nèi)這樣一批務(wù)實(shí)的開發(fā)者們?cè)谧鍪裁础?/p>

何為嵌入式微系統(tǒng)

嵌入式微系統(tǒng)，顧名思義就是嵌入式微型操作系統(tǒng)，然而操作系統(tǒng)一詞在嵌入式行業(yè)里往往專指uC/OS之類的帶任務(wù)切換的系統(tǒng)，所以為了有別于這個(gè)專用名詞，往往用開發(fā)平臺(tái)一詞來代替，所以嵌入式微系統(tǒng)更準(zhǔn)確的名字為嵌入式微型開發(fā)平臺(tái)。

大家肯定會(huì)問，uC/OS這樣的嵌入式操作系統(tǒng)跟嵌入式微系統(tǒng)到底有什么區(qū)別，那么我們就要從項(xiàng)目需求開始說起。

某個(gè)公司需要在嵌入式芯片(MCU51或者STM32)上開發(fā)一個(gè)控制項(xiàng)目，涉及LCD界面、多種不同接口速度的外設(shè)、多種不同速度的業(yè)務(wù)邏輯控制，下圖為常見的一種工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目需求。

作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，首先要分析清晰項(xiàng)目需求，假設(shè)這個(gè)項(xiàng)目有點(diǎn)復(fù)雜，涉及多路采樣及多路PWM輸出，所以選擇STM32之類的高性能處理器，之后再考慮軟件設(shè)計(jì)。

這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)到多路輸入傳感器及多路輸出，有高速的業(yè)務(wù)邏輯控制，也有低速的菜單界面，為了把低速的菜單界面與高速的業(yè)務(wù)邏輯分開獨(dú)立編程，所以引入嵌入式操作系統(tǒng)，比如uC/OS，會(huì)方便程序設(shè)計(jì)。

uC/OS除了任務(wù)切換功能等有限的功能外，沒有別的，所以其它的東西還是需要我們自己添加,菜單界面就是一個(gè)。界面編程里面，簡(jiǎn)單的界面用狀態(tài)機(jī)還比較容易編程，但若涉及到稍微復(fù)雜一點(diǎn)的界面，傳統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)編程思想就完全不適合了，代碼很難維護(hù)修改，為了提高可維護(hù)性，需要引入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的菜單界面編程庫(GUI)，雖然現(xiàn)在網(wǎng)上也有不少，但適合自己的卻很難找，往往需要自己編寫一套菜單界面庫，這個(gè)工作量很大，難度也很難，最后往往退回到傳統(tǒng)狀態(tài)機(jī)菜單編程方式。

其它的硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)庫，都需要自己來完成，比如按鍵、串口、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)等等。若這個(gè)項(xiàng)目需要多人協(xié)同開發(fā)、長(zhǎng)期維護(hù)，則還需要制定架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，一些接口規(guī)范，命名標(biāo)準(zhǔn)，而這么多的要求，對(duì)于大部分的小、微型企業(yè)的嵌入式項(xiàng)目負(fù)責(zé)人來說，要求太高了。所以最后這個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，往往自己一個(gè)人埋頭苦干，什么標(biāo)準(zhǔn)什么規(guī)范都沒有，經(jīng)過較長(zhǎng)的一段時(shí)間開發(fā)加上后期的修修補(bǔ)補(bǔ)，項(xiàng)目勉強(qiáng)的交差了。然而當(dāng)這個(gè)負(fù)責(zé)人離職的時(shí)候，面臨著無人接手的窘境。

我們?cè)倏聪M(fèi)類電子產(chǎn)品的開發(fā)模式，以MTK6225功能手機(jī)為例，RTOS采用Nucleus，菜單界面軟件庫采用PlutoMMI，此外還需要多媒體、文件系統(tǒng)，電話本、短消息等中間件，之后是各種硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)，整個(gè)軟件架構(gòu)類似ARM公司提倡的CMSIS架構(gòu)。

MTK提供了整套硬件參考設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、生產(chǎn)流程、測(cè)試流程，軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)?？蛻敉ㄟ^不長(zhǎng)的時(shí)間培訓(xùn)即可掌握手機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，一般10來人的手機(jī)設(shè)計(jì)公司，在具有一定的手機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，只需要2、3個(gè)月就可以設(shè)計(jì)出一款MTK提供的參考手機(jī)，之后公司基于這個(gè)參考手機(jī)做硬件上的機(jī)型改進(jìn)及軟件上的界面調(diào)整即可。到了Android時(shí)代更是簡(jiǎn)單了，因?yàn)锳ndroid軟件屬于通用軟件，所以軟件更是不需要培訓(xùn)了。

其他消費(fèi)類電子，比如以前的VCD、DVD、MP3、MP4等等，都采用類似的方式，只有采用這種方式，源頭廠家才可以快速的切入市場(chǎng)，并且可以同時(shí)管理、維護(hù)很多下游客戶，比如MTK的下游山寨手機(jī)公司上千家，大的手機(jī)廠家也有近百家之多。因?yàn)椴捎昧藰?biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)模版，應(yīng)用開發(fā)、客戶維護(hù)人員都不是很多，尤其是維護(hù)人員，大大降低，獲得高額的利潤(rùn)。而因?yàn)椴捎脴?biāo)準(zhǔn)通用的軟件架構(gòu)平臺(tái)，迅速的培養(yǎng)了大量的通用手機(jī)軟件人員，而這些軟件人員都可以在各個(gè)手機(jī)公司立即干活，不存在更換一個(gè)公司之后還需要培訓(xùn)的問題，這樣下游廠家也不需要擔(dān)心人才流動(dòng)引起的工作交接問題。

從以上例子可以看到，通用標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)設(shè)計(jì)，帶來的好處是巨大的：提高了開發(fā)效率、縮短了開發(fā)周期、便于產(chǎn)品長(zhǎng)期維護(hù)，容納更多的下游客戶。