可裁剪嵌入式OS已成为物联网应用的关键

来源：国脉物联网　作者：佚名　责任编辑：admin　发表时间:2011-08-11 14:01　

核心提示：发展物联网的关键在于射频标签、传感器、嵌入式系统及传输数据计算等领域。其中，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

英特尔愿景中四个最具成长力的百亿美元部门分别是消费电子、移动互联网终端(MID)、上网本和嵌入式通讯，而其中最被看好、成长空间最大的是嵌入式通讯。英特尔为什么如此重视嵌入式通讯?原因是根据Intel的数据统计，目前世界上大概有20亿个设备可接入互联网，而到2020年将有150亿个设备可接入互联网。

据国际电信联盟(ITU)提出的一个设备互联概念，可分成四个阶段：第一个阶段是大型机、主机;第二个阶段是台式机、笔记本跟互联网相联;第三个阶段是近年的新现象，手机联上移动互联网;而第四个阶段则是更多样化的设备都可以联网，它们联网以后会是一个新的嵌入式设备互联网时代，也就是目前风靡一时的“物联网”的概念。

一.物联网概念已落地，核心技术有待突破

(1)什么是“物联网”时代?

对于大多数人来说，物联网是一个较为新鲜的概念。物联网(The Internet of Thing)，就是“物物相连的互联网”。它是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。据美国咨询机构FORRESTER预测，物联网将会是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第四次浪潮。目前物联网产业已被中国正式列为国家五大新兴战略性产业之一。

据有关资料介绍，发展物联网的关键在于射频标签、传感器、嵌入式系统及传输数据计算等领域。其中，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。因此，嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括微处理器、存储器及外设器件和I/O端口等。软件部分包括操作系统软件(OS)和应用程序，应用过程控制着系统的运作和行为，而操作系统控制着应用程序与硬件的交互作用。

(2)物联网设备操作系统的特点

随着物联网应用的普及，智能化、网络化将会无所不在。随着价格低廉、结构小巧的CPU和连接稳定可靠的外设硬件大量使用，限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出表现在软件方面。因此，一旦嵌入式处理器和外围硬件选定了，那么工作最多的就集中在嵌入式软件的选择和研发，嵌入式软件的嵌入式操作系统和应用软件就成了重中之中。而嵌入式操作系统是与应用环境密切相关的，因此物联网设备需要的是一套高度简练、界面友善、质量可靠、易开发、多任务，并且价格低廉的操作系统。

在嵌入式软件只中最核心的莫过于RTOS(Real Time Operating System，实时操作系统)。所以，无论是嵌入式Linux、VxWorks系统或者Windows CE操作系统，想要在物联网嵌入式操作系统市场大展身手，首先必须是要强化可裁剪性。就是因为物联网设备的硬件和软件都必须要更高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在小型设备上实现更高的性能，才能更具有竞争力。

二.为什么嵌入式系统关注可剪裁性?

嵌入式技术之所以能够快速发展,一个重要的原因就是嵌入式技术具有技术可剪裁的灵活性。无论是软件嵌入可剪裁还是硬件嵌入可剪裁，采用可剪裁技术都可以把复杂的系统设计变为独立模块的设计。但也正因为可剪裁技术的飞速发展,使得现有嵌入式系统设计平台面临着各种不同的挑战。

(1)量体裁衣，轻松应对设备软件的特殊挑战

一般来说，软件与硬件必须相辅相成的。但对于服务器、桌面或者笔记本PC来说，软件与硬件的协调是比较容易做到的，因为这些设备的硬件环境都是标准化的;而对于物联网设备来说，硬件环境则是千差万别的，因此也造成了软件环境的千差万别。因此，物联网嵌入式系统被描述为：以应用为中心、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性需要的专用电脑系统。它由嵌入式硬件和嵌入式软件两部分组成。嵌入式操作系统位于硬件和应用软件之间，为上层应用提供基础服务，是嵌入式系统的核心和灵魂。

例如，从硬件环境来看，桌面操作系统具有标准化的CPU、存储和I/O架构，而嵌入式环境中的RTOS硬件环境只有标准化的CPU，没有标准化的存储、I/O和显示器架构，因此许多模块在特定的硬件中并不会用到。从应用环境来看，桌面操作系统面向复杂多变的应用，而RTOS面向单一设备的单一应用，操作系统中的许多部件因此可以裁剪掉，以便节省内存，在降低成本的同时提高可靠性。因此，考虑到物联网设备的多样性，为适应不同的要求，无论在硬件方面还是在软件方面，嵌入式系统必须具有很强的可裁剪性，并且便于修改。

(2)什么是操作系统的可裁剪性?

由于物联网设备目标系统的多样性，致使在设计中经常出现需要通过裁剪来获得一个满意的操作系统。因为可裁剪性带给用户的一个最直接的好处是硬件成本降低，这对于成本敏感的应用具有重要的现实意义。由于设备中只包含应用程序用到的那部分操作系统功能，这就使得系统变得简单、易把握，从而提高系统的可靠性。但有人认为，嵌入式开发者如果拥有了软件的源代码，就可以按照自己的需求对其进行任意裁剪，就等于拥有了可裁剪性，这是一个很大的误解。删掉部分源代码之后，将会给整个系统带来什么影响，这是很难预估的，也可能会给系统的可靠性带来极大的隐患。所以如果一个软件平台只能依靠手工的方式去掉一些源代码，这根本就不是可裁剪性。(责任编辑：admin)

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