職稱計(jì)算機(jī)

嵌入式系統(tǒng)和Linux的有機(jī)結(jié)合，成為后PC時(shí)代計(jì)算機(jī)最普遍的應(yīng)用形式。本文介紹了嵌入式Linux技術(shù)的版本與特點(diǎn)，結(jié)合開發(fā)路由器的實(shí)例分析了嵌入式Linux的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展動(dòng)向，并給出與嵌入式Linux研究有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源。

家電嵌入式Linux路由器開發(fā)

１引言

863智能計(jì)算機(jī)專家高文教授說：所謂后PC時(shí)代，是英文pervasivecomputing的中文意譯，pervasive的原意是普遍的、蔓延的、滲透的，所以pervasivecomputing這個(gè)詞組直接的翻譯應(yīng)該是滲透到各個(gè)方面的計(jì)算。因而我們可以認(rèn)為，所謂后PC時(shí)代是指：計(jì)算機(jī)無所不在，它滲透到我們工作和生活的方方面面。當(dāng)然，這樣的無所不在的計(jì)算機(jī)也絕不都是象的PC一樣擺在桌子上或放在書包里，后PC時(shí)代的絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)是以非計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)的，例如作為隨身物品出現(xiàn)的電話、遙控開關(guān)、電子戒指、電子手杖等，再例如作為家庭網(wǎng)絡(luò)組成部分的電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)等等。這些設(shè)備的核心部分都有計(jì)算機(jī)，但大多是以嵌入式系統(tǒng)的形式存在，而不是以整機(jī)的形象出現(xiàn)。所以，我們也可以說后PC時(shí)代的特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)無處不在、很少可見。

在IT業(yè)，如果要問當(dāng)今最熱門的話題是什么，從事硬件開發(fā)的人會(huì)毫不猶豫地回答：家電；從事軟件開發(fā)的人同樣也會(huì)毫不猶豫地回答：Linux。事實(shí)上，當(dāng)人們?cè)谡務(wù)揚(yáng)DA、手持電腦、機(jī)頂盒時(shí)，后PC時(shí)代就到來了，或者說家電時(shí)代到來了。家電之所以直到現(xiàn)在才變得火爆，一個(gè)很重要的原因就是Linux的加入。廉價(jià)的Linux資源與家電結(jié)合，真正宣告了家電時(shí)代的到來，嵌入于家電中的Linux棗嵌入式Linux，是國(guó)際軟件界的一個(gè)新寵。Linux是個(gè)天生的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，成熟而且穩(wěn)定。Linux是開放源代碼的，任何人都可以修改它，或者用它開發(fā)自己的產(chǎn)品。Linux系統(tǒng)是可以定制的，系統(tǒng)內(nèi)核最小時(shí)目前只有134kB。一個(gè)帶有中文系統(tǒng)以及圖形化界面的核心程序也可以做到不足1MB，而且同樣穩(wěn)定。因此，Linux作為嵌入式系統(tǒng)新的選擇，是非常有潛力的。

國(guó)際上有數(shù)以百計(jì)的嵌入式Linux開發(fā)計(jì)劃，在國(guó)內(nèi)，這方面的發(fā)展也有了較大進(jìn)展。博利思軟件公司在這方面做了一些有益的嘗試，并于最近推出了一個(gè)嵌入式Linux操作系統(tǒng)棗PocketIX預(yù)覽版。PocketIX是一個(gè)內(nèi)核基于標(biāo)準(zhǔn)Linux的嵌入式操作系統(tǒng)，由一個(gè)體積很小的內(nèi)核及一些可以根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成。其系統(tǒng)占用空間小、啟動(dòng)速度快、穩(wěn)定性好，并具有多任務(wù)、多線程的特征。與傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)相比，PocketIX采用標(biāo)準(zhǔn)的Linux結(jié)構(gòu)，所有運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)Linux下的應(yīng)用軟件都可平滑移植到該系統(tǒng)上。

在傳統(tǒng)家電向家電過渡時(shí)，操作系統(tǒng)小型化、產(chǎn)品穩(wěn)定性及是否易于開發(fā)等成了至關(guān)重要的問題。嵌入式Linux雖然只是剛剛興起的熱門技術(shù)，但它卻能很好解決上述問題。作為嵌入式Linux產(chǎn)品的研發(fā)，涉及到嵌入式微處理器技術(shù)、Linux技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通技術(shù)、通產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，華恒網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司正是基于在以上經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，成功推出國(guó)內(nèi)首款基于嵌入式Linux超小型應(yīng)用產(chǎn)品――網(wǎng)絡(luò)管理卡，該產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn)、投放市場(chǎng)。有關(guān)詳情可訪問該公司。

２嵌入式Linux開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)及版本

嵌入式Linux由于代碼開放性以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，在中低端的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中應(yīng)用起來，比起pSOS+，VxWorks等專用系統(tǒng)有許多優(yōu)勢(shì)，Linux甚至支持藍(lán)牙技術(shù)，VxWorks對(duì)于新技術(shù)的支持遠(yuǎn)沒有Linux那么迅速；從我們開發(fā)路由器卡可知：從產(chǎn)品上市時(shí)間到產(chǎn)品的功能不斷擴(kuò)充、開發(fā)人力的投入都驗(yàn)證了使用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。如果是用VxWorks作為平臺(tái)來做就相當(dāng)困難，一系列的防火墻協(xié)議以及WebServer協(xié)議、TCP/IP整個(gè)體系結(jié)構(gòu)、撥號(hào)協(xié)議等等，不是自己開發(fā)就是要買VxWorks的編譯好的庫(kù)，價(jià)格也比較昂貴。表１將專用嵌入式實(shí)用操作系統(tǒng)與嵌入式Linux作了詳細(xì)的分析和比較。http://www.Examw.com

每生產(chǎn)一件產(chǎn)品需交納一份版權(quán)費(fèi)

免費(fèi)

人民幣數(shù)十萬元

免費(fèi)

由開發(fā)商獨(dú)家提供有限的技術(shù)支持

全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持

另加人民幣數(shù)十萬購(gòu)買

免費(fèi)而且性能優(yōu)異

難，因?yàn)槭欠忾]系統(tǒng)

易，代碼開放，有許多應(yīng)用軟件支持

長(zhǎng)，因?yàn)榭蓞⒖嫉拇a有限

短，新產(chǎn)品上市迅速，因?yàn)橛性S多公

開的代碼可以參考和移植

好

需改進(jìn)，可用RT_Linux等模塊彌補(bǔ)

好

較好，在高性能系統(tǒng)中仍需改進(jìn)

Linux是自由的多任務(wù)操作系統(tǒng)，用戶可以獲得多種配置及體系不同的Linux版本。因此，如何選擇Linux的發(fā)行版本，也是我們要解決的一個(gè)重要問題。

Linux的版本主要有3大類：

標(biāo)準(zhǔn)的Linux版本。

小型化的嵌入式版本。

具有實(shí)時(shí)擴(kuò)展功能的Linux版本。

這3大類Linux版本的各自用戶所占的百分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)餅圖如圖１所示。

另外，Linux還有一些特殊應(yīng)用、把Linux移植到非X86體系的CPU上的版本。例如有許多針對(duì)不同的如“瘦服務(wù)器”或“防火墻”應(yīng)用的小型化、實(shí)時(shí)特性增強(qiáng)的特殊版本。

我們要認(rèn)識(shí)到，所有的Linux發(fā)行版本都是在同一個(gè)框架結(jié)構(gòu)類型下發(fā)展演變的，它們使用的基本模塊都相同，其中包括Linux內(nèi)核、Shell命令以及許多的通用工具。不同的是，數(shù)以百計(jì)的Linux應(yīng)用程序，被包含在不同的發(fā)行版本當(dāng)中，安裝的進(jìn)程處理程序也不同。

３嵌入式Linux的一個(gè)開發(fā)實(shí)例分析

傳統(tǒng)的路由器都是使用專用的RTOS開發(fā)的，在開發(fā)TCP/IP、防火墻協(xié)議以及WebServer協(xié)議時(shí)都只能自己去實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品上市的周期非常長(zhǎng)，對(duì)新協(xié)議、新接口的支持以及設(shè)備升級(jí)的周期也很長(zhǎng)，因?yàn)閷Ｓ玫腞TOS有關(guān)內(nèi)容都要自己開發(fā)；而對(duì)于Linux來說，這些都可以直接從網(wǎng)上獲得代碼，針對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的要求作必要的改動(dòng)即可，對(duì)新協(xié)議、新接口的支持也是如此，無需要自己從頭去開發(fā)。

在表2中，我們將分別利用VxWorks專用操作系統(tǒng)和嵌入式Linux操作系統(tǒng)來開發(fā)路由器作了詳細(xì)地比較和分析。

使用VxWorks專用操作系統(tǒng)

使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)

產(chǎn)品上市時(shí)間

長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月

僅需3個(gè)月

投入開發(fā)的人力

多達(dá)6人以上

只需3人

產(chǎn)品的附加成本

每臺(tái)路由器需要交一份版權(quán)費(fèi)，成本大大提高

沒有任何附加費(fèi)

產(chǎn)品功能的豐富性

一般，增加功能要象廠家購(gòu)買模塊

豐富，可利用自由軟件的大量公開代碼移植

網(wǎng)絡(luò)特性

另外購(gòu)買網(wǎng)絡(luò)模塊，如OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議庫(kù)，很昂貴；若自行開發(fā)則穩(wěn)定性較差且開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)

免費(fèi)獲得自由軟件代碼，只需移植，由于來

自桌面Linux平臺(tái)，繼承性好、穩(wěn)定性好、

開發(fā)時(shí)間短

產(chǎn)品升級(jí)以及對(duì)

新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持

廠家反映慢，支持慢，不一定能支持新特性

利用全世界Linux自由軟件開發(fā)團(tuán)體的力量

，支持迅速

４嵌入式Linux的網(wǎng)上資源

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（責(zé)任編輯：xy）

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