嵌入式OS的紅花綠葉

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前文說到，20世紀70年代末，嵌入式OS商業(yè)產(chǎn)品在美國和加拿大等國家出現(xiàn)，90年代末嵌入式OS的數(shù)量呈現(xiàn)井噴式增加，最鼎盛的時候有數(shù)百種之多，即使經(jīng)過30多年的發(fā)展和淘汰，現(xiàn)在依然有數(shù)十余種。我注意到，在眾多的公司中有人盡皆知的著名企業(yè)，比如微軟和風河，而更多的是映襯在這些大紅花周圍的綠葉公司，其中許多都是小公司，甚至個人，他們多數(shù)默默無聞，憑著熱情和執(zhí)著堅守在嵌入式OS的戰(zhàn)場，嵌入式OS得發(fā)展離不開這些綠葉。我僅就其中3個做一個介紹。

嵌入式OS的前輩-SMX
Micro digital公司創(chuàng)立于1997年，SMX (simple multitasking executive)是一個嵌入式OS，也是一個RTOS。公司最初只是在嵌入式系統(tǒng)領域做工程應用和服務。SMX開發(fā)始于1987年，1989年第一個版本的SMX發(fā)表了，之后近20年SMX 逐漸豐富和完善，形成包括內(nèi)核、文件、網(wǎng)絡、圖形、USB和WiFi模塊的一個比較完整的嵌入式OS。

Micro digital的創(chuàng)始人Ralph Moore是這個行業(yè)的前輩，早期從事大型計算機的研究，后來自學編程成為微處理器的程序員，經(jīng)過多年研究成功地開發(fā)出SMX。 之后Ralph 轉入公司業(yè)務開發(fā)和銷售，最近幾年他潛心在v4版本的SMX 多任務內(nèi)核設計和開發(fā)， 最新版本的SMX 內(nèi)核已經(jīng)在2014年1月正式發(fā)布[1]。

我在2000年1月曾經(jīng)訪問過Micro digital，它位于美國南加州Costa Mesa ，距離著名Orange Country（橘郡）不遠，旁邊就是UC Irvine大學。我去的時候，當時公司有Ralph 和他的兒子David 還有一個行政助理Betty。最近當我計劃寫這篇文章查閱SMX 網(wǎng)站的時候，我看到這3個人依然在，另外還增加5個工程師。 與Ralph 的見面促成我們之后的合作，昆明一家公司購買SMX RTOS ，運行工業(yè)PC上，用于生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)。除了這個客戶外，SMX這個產(chǎn)品沒有找到更多機會在國內(nèi)推廣，但是SMX 代理的GUI模塊-PEG，我們在國內(nèi)找到了一些用戶，PEG即可以支持SMX，也可以獨立甚至在其他的RTOS運行，我們把PEG移植到VRTX和PPC823平臺上面，還開發(fā)了中文字庫，這樣市場就容易推廣了。

SMX 有20多年的歷史，上百個成功應用，最新版本SMX 4.2在內(nèi)核性能提高、減少存儲器使用、提高安全和可靠性、增加新的特性等方面有了很大的改變[2]。SMX不是很有名氣的RTOS，即無法與功能完整的QNX和微軟Window CE相比，也無法與小巧靈活的uc/OS 并論。SMX是介于二者之間，即保持嵌入式OS的實時性，也盡可能放入更多的功能，可以滿足高性能嵌入式系統(tǒng)的需求。 最難能可貴的是SMX團隊在嵌入式OS上堅持不懈的精神。

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開源新兵-FreeRTOS
FreeRTOS最近幾年的名氣越來越大了，許多MCU公司的最新ARM Cortex MCU都有移植好的FreeRTOS版本支持。最早聽到這個名字是在學習飛利浦的8051單片機的時候，它應該是為數(shù)不多的可以支持8位MCU的RTOS中的一個（另外稍有名氣的可能是CMX）。讓我更多地了解FreeRTOS的人是我的老朋友-Interniche公司的Larry Lader，Interniche公司做嵌入式TCP/IP已經(jīng)20多年了，TCP/IP 運行最好是在一個OS上面，最近我訪問硅谷的時候，Larry告訴我，他的許多用戶都在使用FreeRTOS[3]。

FreeRTOS的創(chuàng)始人是 Richard Barry，F(xiàn)reeRTOS軟件的開發(fā)始于2002年，是一個針對MCU的標準交叉開發(fā)平臺，已經(jīng)移植到了27個MCU核上，可以支持17種工具鏈。根據(jù)EEtime 2011年統(tǒng)計每年有超過8萬次FreeRTOS下載?，F(xiàn)在，F(xiàn)reeRTOS 項目是由Real Time Engineers Ltd 擁有、運行和維護。Richard Barry 同時還參加基于FreeRTOS技術、面向安全和關鍵應用的軟件-SafeRTOS開發(fā)[4]。

FreeRTOS是一個緊湊的實時內(nèi)核，具備RTOS基本功能，占用存儲器也比較少。但是缺少內(nèi)存分配功能，內(nèi)核調(diào)試需要借助第三方-Percepio的嵌入式OS跟蹤工具Tracealyzer，F(xiàn)reeRTOS不支持MPU，沒有自身的中間件模塊，總體看FreeRTOS比較同類的產(chǎn)品功能上有比較大的差距。圖書和資料方面，Richard Barry寫了一本書，《使用FreeRTOS實時內(nèi)核：實用指南》，國內(nèi)的網(wǎng)友有翻譯成中文電子版本。最近幾年國內(nèi)的嵌入式軟件開發(fā)圖書中也有章節(jié)對FreeRTOS做了介紹。

FreeRTOS 遵循GPL的軟件授權協(xié)議，商業(yè)用戶亦可購買商業(yè)授權獲得其私有的授權協(xié)議，這樣的好處，任何基于FreeRTOS修改和相關的用戶代碼均可以不公開，這也就是我們通常所說的雙授權協(xié)議，雙授權是FreeRTOS的最大的優(yōu)勢。如果你采用開源授權，那對不起，你必須要把FreeRTOS內(nèi)核相關修改貢獻出來，如果你是商業(yè)產(chǎn)品，希望保留這些修改為自己企業(yè)商業(yè)機密，那么就購買商業(yè)授權吧。

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埋頭苦干的ThreadX
ThreadX 創(chuàng)始人Edward L. Lamie博士曾經(jīng)是美國加州大學斯坦尼斯分校計算機科學系教授，多年從事計算機科學的教學和科研工作，有多本專著出版。其中《Real-Time Embedded Multithreading: Using ThreadX and ARM》已經(jīng)被出版成多種文字，中文版由北航出版社出版。Lamie的其他作者還包括 Pascal Programming 和PL/1
Programming：a structured，Disciplined Approach[5]。

講到ThreadX 和Lamie 博士，還有一段小故事。據(jù)業(yè)界人士介紹，Lamie也是Nucleus RTOS（公司叫Accelerated Technology）的創(chuàng)始人。Nucleus從1.0版本發(fā)展到1.3版本后被Mentor收購，Mentor將Nucleus的版本修改為1.11后繼續(xù)發(fā)展，而Lamie另立公司Express Logic，重新開發(fā)一個ThreadX，最初版本是3.0，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了5.X。ThreadX和Nucleus雖然大體結構和大部分機制相似，但是Lamie 博士還是做了很多變化。據(jù)最新的報道，ThreadX 已經(jīng)嵌入在超過15億個設備當中，其中包括大量的消費電子產(chǎn)品，比如HP打印機、多種3G手機芯片和近年來日趨增加的物聯(lián)網(wǎng)設備[6]。

ThreadX是提供源代碼、一次性授權的嵌入式OS，與小型RTOS一樣，ThreadX在技術上并無特別的新意。除了內(nèi)核以外ThreadX 可以提供基本的嵌入式OS的中間件，包括FILEX，GUIX，NETX，USBX等，提供2種內(nèi)核開發(fā)工具-TraceX和StackX，其他工具要借助第三方了，比如IAR和ARM KEIL。Express Logical在市場上非常低調(diào)，腳踏實地的把產(chǎn)品做好，應用好和服務好，贏得客戶的口碑，如果你注意一下ThreadX的公司網(wǎng)站和宣傳資料，他們總是強調(diào)有多少設備使用了ThreadX，2007年的數(shù)字是4.5億，到了現(xiàn)在已經(jīng)是15億了，這與學者出身的Lamie 博士嚴謹和務實不無關系。Express Logic位于加州San Diego ，這里匯集了無線通信和醫(yī)療領域的美國高科技公司，著名的高通(Qualcom)公司總部就在San Diego，德州儀器、三星、Intel、摩托羅拉、松下等全球主流的高科技企業(yè)均在此地設有專門的無線通信研發(fā)機構，這些幫助了ThreadX在無線通訊領域有大量的應用。我最近在參觀美國CES2014展覽的時候，看到一款高通公司最新開發(fā)的智能手表-Toq，據(jù)現(xiàn)場的人員介紹就是使用了ThreadX 嵌入式OS，見圖1。

圖1 高通（Qualcom）的智能手表-Toq

小結
嵌入式應用千變?nèi)f化，構建這些應用的嵌入式平臺也是百花齊放，其中核心技術-嵌入式OS自然也不能一統(tǒng)天下了。眾多嵌入式OS的小公司和個人主導開源項目為嵌入式應用大家族增添了異彩，也為嵌入式OS發(fā)展起到了創(chuàng)新和探索的作用。這些綠葉是嵌入式OS大家庭不可缺少的成員，上面我介紹的只是其中3個，還有更多，他們的名字有AMX、CMX、RTXC、EmbOS（德國），RTX（英國）iTron（日本）、Chrous（法國）、RT-thread（中國）、IRMX、DSP/BIOS、INTEGRITY和SafeRTOS(英國)等。

參考資料：
[1]https://www.smxrtos.com/management.html
[2]smx special feature www.smxinfo.com
[3]https:/www.interniche.com
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/FreeRTOS
[5] Edward L lamie 著 張炯譯 嵌入式實時操作系統(tǒng)多線程計算-基于ThreadX和ARM 北京航空航天大學出版社

[6] https://rtos.com/news/

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉載

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系列之一：何為嵌入式操作系統(tǒng)？

摘要：對嵌入式操作系統(tǒng)的定義，國內(nèi)外專家學者和企業(yè)界人士的理解都不盡相同，具有代表性的意見有兩種；一種是說嵌入式系統(tǒng)就是嵌入式的計算機系統(tǒng)，另外一種認為嵌入式系統(tǒng)是一種機電結合、軟硬結合執(zhí)行某種特殊功能的系統(tǒng)……

系列之二：嵌入式OS的“摩托”系

摘要：摩托羅拉自1974年發(fā)布第一款MC6800 --8位微處理器到1979發(fā)布的MC68000（簡稱68K）-16/32位CPU之后，其芯片因為即可以使用在計算機系統(tǒng)中，也可以使用在嵌入式系統(tǒng)，很快成為當時行業(yè)的標準。最早開發(fā)嵌入式OS的公司，許多都是借助摩托羅拉的市場起家的……

系列之三：VRTX--商業(yè)嵌入式OS的開拓者

摘要：除了上一篇提到的OS-9以外，最早出現(xiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)（簡稱為嵌入式OS）當屬VRTX，因其在技術上創(chuàng)新性，得到用戶和嵌入式系統(tǒng)公司的廣泛支持，VRTX可稱為商業(yè)嵌入式OS的開拓和領導者……

系列之四：μC/OS的故事（一）

系列之七：風河-嵌入式OS的常青樹

摘要：風河公司(Wind River System)是一家專業(yè)從事嵌入式OS、軟件開發(fā)工具、解決方案平臺和服務的軟件公司，由Jerry Fiddle和David Wilner在1981年美國加州創(chuàng)立。VxWorks是風河公司推出的實時多任務操作系統(tǒng)（RTOS）……