嵌入式軟件開發(fā)跨入平臺時代

IDC最近的一份市場研究報告顯示，電子產(chǎn)品制造業(yè)每年對全球GDP的貢獻在1萬億美元以上，其中的核心是可編程半導(dǎo)體器件。然而，全球經(jīng)濟形勢的震蕩與衰退告訴人們，必須在把握關(guān)鍵因素、有效控制風險的前提下持續(xù)不斷地推出新產(chǎn)品，才有可能在市場上立于不敗之地。此所謂逆水行舟、不進則退。然而，可編程半導(dǎo)體器件中的靈魂——嵌入式軟件的開發(fā)卻遭受到很多羈絆。
可編程器件主要由硬件和軟件兩個部分構(gòu)成。其中，硬件部分的成本控制、設(shè)計技術(shù)和外包生產(chǎn)商的選擇都已經(jīng)非常成熟，而軟件部分所遇到的問題和挑戰(zhàn)越來越多，這就是嵌入式軟件的開發(fā)工具和方法問題。軟件對于整個產(chǎn)品滿足客戶需求和保持市場份額來說越來越關(guān)鍵，而與此相關(guān)的成本和時間控制難度越來越大。實際上，許多電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)用于嵌入式軟件開發(fā)的方法和工具仍處在“作坊”時代，這就在成本、時間和技術(shù)三個方面對企業(yè)進行新產(chǎn)品開發(fā)構(gòu)成了羈絆。特別是在當今電子產(chǎn)品制造業(yè)盛行OEM產(chǎn)銷模式下，嵌入式軟件是決定產(chǎn)品競爭力的核心之一，而其優(yōu)劣則直接取決于嵌入式軟件開發(fā)平臺的優(yōu)劣。提升嵌入式軟件開發(fā)平臺的水平，應(yīng)該從哪里做起呢？

系統(tǒng)集成是最佳切入點

據(jù)對全球前數(shù)十家電子產(chǎn)品廠商的調(diào)查顯示，用于嵌入式軟件開發(fā)的費用每年達到230億美元，其中91%用于對各種嵌入式軟件模塊進行集成，而真正用來購買這些軟件和服務(wù)的費用只占9%。
與常見的PC和服務(wù)器軟件不同，嵌入式軟件主要是對設(shè)備內(nèi)部各部分的運行進行協(xié)調(diào)，并不與設(shè)備使用者發(fā)生直接接觸。PC和服務(wù)器軟件的運行環(huán)境是標準化的，而嵌入式軟件的運行環(huán)境隨電子設(shè)備的不同而不同，必須針對不同的電子產(chǎn)品進行專門的設(shè)計、開發(fā)和優(yōu)化。事實上，目前電子產(chǎn)品公司用于購買操作系統(tǒng)和中間件的費用很少，絕大多數(shù)費用都花在了系統(tǒng)集成和應(yīng)用層的開發(fā)上，其中選擇供應(yīng)商、熟悉供應(yīng)商提供的軟件以及集成工作占用了將近50%的開發(fā)時間。這種手工作坊式的開發(fā)方法造成了巨大的人力和財力資源浪費。
現(xiàn)在，越來越多的電子產(chǎn)品廠商采取OEM的方式把硬件制造外包出去，產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢更多地體現(xiàn)在軟件設(shè)計上，軟件工程師扮演的角色也因此越來越重要。IDC的調(diào)查顯示，在典型產(chǎn)品開發(fā)項目的全部人工費用中，軟件工程人員的費用在20世紀90年代初期到中期約為55%，如今已經(jīng)達到75%。所以說，降低軟件的人工費用是降低產(chǎn)品開發(fā)整體費用的一個重要突破口。

商業(yè)化成為主流趨勢

10多年前，嵌入式操作系統(tǒng)都是由各電子產(chǎn)品廠商自己開發(fā)，但如今人們已經(jīng)普遍接受了嵌入式操作系統(tǒng)的商業(yè)化。隨著市場需求和技術(shù)的發(fā)展，不僅操作系統(tǒng)應(yīng)該商業(yè)化，開發(fā)環(huán)境和中間件也逐漸進入商業(yè)化階段。
在科學(xué)技術(shù)的世界里有一個通行的規(guī)則——站在前人的肩膀上，充分利用前人已經(jīng)取得的成果，把自己的精力專注于自己具有獨特競爭優(yōu)勢的地方。在嵌入式軟件開發(fā)方面，通過購買的方式取得前人已有的研究成果，就是這種通行規(guī)則的重要體現(xiàn)。實際上，除了嵌入式操作系統(tǒng)，市場上還有無數(shù)可重復(fù)使用的商品化嵌入式軟件模塊。
例如，Wind River公司等一批嵌入式軟件供應(yīng)商通過多年來的積累，已經(jīng)開發(fā)出許多通用的嵌入式中間件，但許多客戶并沒有采用它們，而是耗費大量的內(nèi)部資源去做重復(fù)性的工作，在入門和集成這兩個環(huán)節(jié)造成了不必要的資源浪費。也有一些用戶已經(jīng)花了大量的金錢購買這些商用軟件，但是由于這些商用軟件在系統(tǒng)集成方面所做的工作不夠充分，還要用戶在這些方面花費大量的人力，顯然對這些商用軟件所帶來的實際利益大打折扣。
近期，Wind River推出了風河平臺（Wind River Platform），不僅包含了各行各業(yè)常用的嵌入式軟件開發(fā)工具，而且在系統(tǒng)集成方面做了大量的工作，就是希望讓電子產(chǎn)品公司意識到，不必自行開發(fā)那些人人都有的通用功能，而應(yīng)該釋放出更多的資源去提升自己的獨特競爭力。風河平臺可以讓用戶感覺到：現(xiàn)在集成真的可以買得到，而且買得起。另外，Microsoft Windows CE、Linux等嵌入式開發(fā)工具進入這個市場，也為這個領(lǐng)域帶來了新的商業(yè)模式。
平臺化步入成熟階段
要提高嵌入式軟件的生產(chǎn)效率必須解決兩個問題：一是不必要讓所有的軟件從頭到尾全部都由自己開發(fā)；二是所編寫的應(yīng)用軟件有高度的可重用性。要解決這兩個問題，就需要嵌入式軟件供應(yīng)商提供平臺化的嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境。例如，美國風河公司就是在這一形勢下推出了自己的嵌入式軟件開發(fā)平臺。
嵌入式軟件開發(fā)平臺應(yīng)具有層次高、硬件支持范圍廣、高度集成、高可靠性等特點，而且入門費用比較低廉，便于廣大用戶接受。
所謂“層次高”是指嵌入式軟件開發(fā)平臺不僅僅是一個嵌入式操作系統(tǒng)，而是集操作系統(tǒng)、開發(fā)工具和中間件于一身的開發(fā)環(huán)境。用戶可以從中間件以上的層次開始自己的開發(fā)工作；
“硬件支持范圍廣”是指嵌入式軟件開發(fā)平臺支持常見的32位以上流行的微處理器，用戶不會因為硬件的變化而更換軟件平臺；
“高度集成”是說平臺不是模塊的簡單堆積，而是有機的集成。用戶不用關(guān)心平臺中模塊間的相互協(xié)調(diào)，而是專注于應(yīng)用程序的開發(fā)；
“高可靠性”平臺的目的是使用戶可以專注于開發(fā)應(yīng)用程序。如果平臺本身問題很多，用戶必須花費很多時間來理解平臺進而發(fā)現(xiàn)其中的問題，這樣失去了平臺化的意義。
入門費代表一項技術(shù)的進入門檻。平臺的另一個含義就是標準化，而標準化的重要體現(xiàn)就是有廣泛的用戶群。
多年來，與標準化的服務(wù)器和PC軟件相比，嵌入式軟件開發(fā)工具是一個相對封閉的領(lǐng)域。可是近年來隨著Microsoft Windows CE和眾多嵌入式Linux進入這個領(lǐng)域，這種封閉的局面開始被打破。通用性、商業(yè)化、進入門檻低，是這些后來者的優(yōu)勢。但是，在系統(tǒng)可靠性和開發(fā)使用經(jīng)驗方面，Wind River這樣的嵌入式軟件專業(yè)廠商仍然占據(jù)著優(yōu)勢地位。尤其是在航空航天、國防軍工領(lǐng)域，對系統(tǒng)可靠性的要求極高。而風河公司這樣的專業(yè)嵌入式軟件提供商的產(chǎn)品可靠性是經(jīng)過業(yè)界廣泛使用而證明了的。
面對Windows CE和嵌入式Linux的大舉進攻，風河這樣的傳統(tǒng)嵌入是軟件廠商也積極應(yīng)對，調(diào)整了商業(yè)模式，大大降低了商業(yè)化嵌入式軟件開發(fā)平臺的進入門檻。讓電子產(chǎn)品企業(yè)在可靠的商業(yè)化平臺上進行標準化的開發(fā)工作，這就是專業(yè)嵌入式軟件工具研發(fā)公司的價值所在。

行業(yè)化是平臺化的高級階段
一個新的電子產(chǎn)品的研發(fā)成功是電子產(chǎn)品廠商和嵌入式軟件平臺廠商共同努力的結(jié)晶。嵌入式軟件平臺廠商做的工作越多，電子產(chǎn)品廠商所必需做的工作就越少。嵌入式軟件平臺廠商必須從電子產(chǎn)品廠商的應(yīng)用需求中提取共同的特性，并將這些特性融入自己的開發(fā)平臺之中，只有這樣才能使之在一定范圍內(nèi)具有適用性。
顯然，相同行業(yè)對于嵌入式軟件開發(fā)的需求具有許多共同的特性,行業(yè)領(lǐng)域是界定需求特征的重要依據(jù)。面向不同的行業(yè)應(yīng)用，對嵌入式軟件平臺進行有針對性的定制，就比面向所有的行業(yè)提供相同的軟件開發(fā)平臺具有更好適應(yīng)能力。也就是說，通過面向行業(yè)應(yīng)用，嵌入式軟件平臺廠商可以為電子產(chǎn)品廠商提供更多的輔助功能和支持。
基于這樣的認識，一些有經(jīng)驗的嵌入式軟件專業(yè)廠商不僅長期研究嵌入式軟件開發(fā)工作中的普遍需求，從中提取出共性的東西，形成普遍適用的開發(fā)平臺，而且致力于研究分析不同行業(yè)對于嵌入式軟件開發(fā)的特殊需求，推出了面向特定行業(yè)的嵌入式軟件開發(fā)平臺。
不久前，風河公司根據(jù)應(yīng)用需求的變化，重新規(guī)劃了產(chǎn)品線，分別面向消費電子產(chǎn)品、工業(yè)電子產(chǎn)品、國防軍工、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和汽車電子等領(lǐng)域推出了特定的嵌入式軟件開發(fā)平臺，統(tǒng)稱為Wind River Platform。其中集成了操作系統(tǒng)、開發(fā)工具、連網(wǎng)模塊、通信接口、設(shè)備管理等模塊，為電子產(chǎn)品的開發(fā)提供了全方位的支持。 Wind River把相關(guān)的中間件、協(xié)議和工具組合起來，為不同的行業(yè)提供相對通用的基礎(chǔ)模塊。這種做法不僅改變了Wind River的業(yè)務(wù)模式，也改變了Wind River的客戶乃至整個嵌入式軟件行業(yè)的工作模式，為電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提高客戶滿意度和產(chǎn)品市場競爭力提供了更加直接的支持。
總的來說，嵌入式軟件開發(fā)平臺化的趨勢正在加劇，商業(yè)化的嵌入式軟件開發(fā)平臺正在迅速取代企業(yè)自有的開發(fā)工具，面向各個行業(yè)的嵌入式軟件開發(fā)平臺正在贏得電子工業(yè)的廣泛認同。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）