嵌入式OS的红花绿叶

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简介:关于嵌入式系统的发展历史

20世纪70年代末,嵌入式OS商业产品在美国和加拿大等国家出现,90年代末嵌入式OS的数量呈现井喷式增加,最鼎盛的时候有数百种之多,即使经过30多年的发展和淘汰,现在依然有数十余种。我注意到,在众多的公司中有人尽皆知的著名企业,比如微软和风河,而更多的是映衬在这些大红花周围的绿叶公司,其中许多都是小公司,甚至个人,他们多数默默无闻,凭着热情和执着坚守在嵌入式OS的战场,嵌入式OS得发展离不开这些绿叶。我仅就其中3个做一个介绍。

嵌入式OS的前辈-SMX Micro digital公司创立于1997年,SMX (simple multitasking executive)是一个嵌入式OS,也是一个RTOS。公司最初只是在嵌入式系统领域做工程应用和服务。SMX开发始于1987年,1989年第一个版本的SMX发表了,之后近20年SMX 逐渐丰富和完善,形成包括内核、文件、网络、图形、USB和WiFi模块的一个比较完整的嵌入式OS。

Micro digital的创始人Ralph Moore是这个行业的前辈,早期从事大型计算机的研究,后来自学编程成为微处理器的程序员,经过多年研究成功地开发出SMX。 之后Ralph 转入公司业务开发和销售,最近几年他潜心在v4版本的SMX 多任务内核设计和开发, 最新版本的SMX 内核已经在2014年1月正式发布[1]。

我在2000年1月曾经访问过Micro digital,它位于美国南加州Costa Mesa ,距离著名Orange Country(橘郡)不远,旁边就是UC Irvine大学。我去的时候,当时公司有Ralph 和他的儿子David 还有一个行政助理Betty。最近当我计划写这篇文章查阅SMX 网站的时候,我看到这3个人依然在,另外还增加5个工程师。 与Ralph 的见面促成我们之后的合作,昆明一家公司购买SMX RTOS ,运行工业PC上,用于生产线自动化控制系统。除了这个客户外,SMX这个产品没有找到更多机会在国内推广,但是SMX 代理的GUI模块-PEG,我们在国内找到了一些用户,PEG即可以支持SMX,也可以独立甚至在其他的RTOS运行,我们把PEG移植到VRTX和PPC823平台上面,还开发了中文字库,这样市场就容易推广了。

SMX 有20多年的历史,上百个成功应用,最新版本SMX 4.2在内核性能提高、减少存储器使用、提高安全和可靠性、增加新的特性等方面有了很大的改变[2]。SMX不是很有名气的RTOS,即无法与功能完整的QNX和微软Window CE相比,也无法与小巧灵活的uc/OS 并论。SMX是介于二者之间,即保持嵌入式OS的实时性,也尽可能放入更多的功能,可以满足高性能嵌入式系统的需求。 最难能可贵的是SMX团队在嵌入式OS上坚持不懈的精神。

开源新兵-FreeRTOS FreeRTOS最近几年的名气越来越大了,许多MCU公司的最新ARM Cortex MCU都有移植好的FreeRTOS版本支持。最早听到这个名字是在学习飞利浦的8051单片机的时候,它应该是为数不多的可以支持8位MCU的RTOS中的一个(另外稍有名气的可能是CMX)。让我更多地了解FreeRTOS的人是我的老朋友-Interniche公司的Larry Lader,Interniche公司做嵌入式TCP/IP已经20多年了,TCP/IP 运行最好是在一个OS上面,最近我访问硅谷的时候,Larry告诉我,他的许多用户都在使用FreeRTOS[3]。

FreeRTOS的创始人是 Richard Barry,FreeRTOS软件的开发始于2002年,是一个针对MCU的标准交叉开发平台,已经移植到了27个MCU核上,可以支持17种工具链。根据EEtime 2011年统计每年有超过8万次FreeRTOS下载。现在,FreeRTOS 项目是由Real Time Engineers Ltd 拥有、运行和维护。Richard Barry 同时还参加基于FreeRTOS技术、面向安全和关键应用的软件-SafeRTOS开发[4]。

FreeRTOS是一个紧凑的实时内核,具备RTOS基本功能,占用存储器也比较少。但是缺少内存分配功能,内核调试需要借助第三方-Percepio的嵌入式OS跟踪工具Tracealyzer,FreeRTOS不支持MPU,没有自身的中间件模块,总体看FreeRTOS比较同类的产品功能上有比较大的差距。图书和资料方面,Richard Barry写了一本书,《使用FreeRTOS实时内核:实用指南》,国内的网友有翻译成中文电子版本。最近几年国内的嵌入式软件开发图书中也有章节对FreeRTOS做了介绍。

FreeRTOS 遵循GPL的软件授权协议,商业用户亦可购买商业授权获得其私有的授权协议,这样的好处,任何基于FreeRTOS修改和相关的用户代码均可以不公开,这也就是我们通常所说的双授权协议,双授权是FreeRTOS的最大的优势。如果你采用开源授权,那对不起,你必须要把FreeRTOS内核相关修改贡献出来,如果你是商业产品,希望保留这些修改为自己企业商业机密,那么就购买商业授权吧。

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