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嵌入式開放源碼系統快速掘起
 

【作者: 程裕翔】   2004年06月28日 星期一

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Linux及其他開放源碼軟體的開放性,吸引了學界、玩家的積極投入,近來影響力備受注目,也讓多數的資訊大廠(除微軟)公開表示支持。它的影響力不僅在伺服器端,因其良好適應性、較低成本和技術移植容易等優勢,逐漸在手機、PDA及其他嵌入式電子產品的作業系統領域,獲得了越來越多的青睞。


依《嵌入式Linux在行動設備中的應用》一文的分析(註),由於Linux和Unix之間的相似性,使得許多對Unix熟悉的開發人員能夠很快在相似的基於嵌入式Linux開發環境中進行開發工作。另外,由於Linux源碼的開放性使得源碼移植和再利用變得相當普遍,基於嵌入式Linux平臺的開發產品往往只花費較低的成本就能有很好的品質,這對於注重開發成本的公司無疑具有極大的誘惑力。


近來Java語言在行動設備等領域逐漸成為主流的開發語言,而一些實驗證明,在相同的硬體平臺上,Java虛擬機在Linux上能取得比Windows CE上更好的性能值,因此Java+Linux成為現在的時尚搭配,同時Linux也提供了良好的安全性能和並行處理能力。當然,Linux在價格上的優勢也很關鍵。儘管Linux並非全免費,但和其他商用作業系統相比,它還是占盡價格優勢。


在占用空間方面,嵌入式Linux大小約占用1M ROM和2M RAM,這和Windows CE占用的空間差不多,而Linux的優勢在於經由壓縮文件系統能在RAM 和ROM之間取得相對合理的平衡。


目前已有不少嵌入式Linux的商用版本出現,並被一些嵌入式設備製商所採用,例如Sharp公司的ZaurusPDA就採用了Lineo的Embedix,該Linux版本使用"Qtopia"的GUI;而MOTOROLA公司日前推出的A760則採用了MontaVista公司的Linux CEE3.0。以下將介紹一些較知名的嵌入式開放源碼系統及產品。


Red Hat

Red Hat是Linux研發廠商之一,它們在發展軟體作業系統之餘,也發展嵌入式的Linux系統。Red Hat的Linux,主要是針對嵌入式設備而開發的通用型嵌入式作業平台,並與第三廠商合作研發開放原始碼的嵌入式軟體。


其中Red Hat所推動的嵌入式Linux系統名為RedBoot,它是一款Custom Linux,意即讓客戶自行選擇所需的功能,然後再由Red Hat依照這些功能製作出符合客戶要求的嵌入式Linux系統。


RedBoot可以應用在不同的硬體平台上,如ARM、MIPS、MN10300、PowerPC、Renesas SHx、v850,以及x86等手持設備上。這款RedBoot內建了Red Hat GNUPro研發工具,提供硬體開發廠商除錯、程式庫,和GCC、G++等語言資料庫等功能,這些廠商甚至可以免費到Red Hat去自行下載最新的Linux核新程式,比微軟的WinCE方便許多。


目前已有許多硬體設備與RedBoot做整合的測試,如行動設備(PDA、Smart Phone、E-book)、資訊家電(Set Top Box)、工業設備(智慧型控管設備),及商業設備(POS/ATM)等。


Monta Vista

Monta Vista的Linux CEE(Linux Consumer Electronics Edition)是知名的即時Linux作業系統,在這個市場上的商用版本還包括FSMLabs公司的RTLinuxPro、LynuxWorks的BlueCat RT、 MontaVista的Linux CEE以及TimeSys公司的產品等等。目前Motorola公司在亞洲市場已經開發出一款(也是世界第一款)由嵌入式Linux和Java搭配的手機:A760,該款手機所採用的作業系統Linux CEE。而NEC公司也計劃將MontaVista公司的Linux版本應用於其手機上。


除了手機以外,Monta Vista的軟體已用於NEC、Sony等公司的個人攝錄機之內,也有用於 Panasonic的照相手機之上,而目前正在開發中的產品仍有數百個,包括手機、高級遙控器、高解析電視、音樂器材、卡拉OK系統、遊戲機、3G手機等。


日本的TRON

TRON是1984年由東京大學教授阪村健倡導的開放源碼作業系統,它在開發之初就設想除用於電腦外,還將它用於機械控制與通信控制設備上。最近的TRON已開始廣泛應用到手機、網路家電等領域。總部在東京的TRON協會目前正在著手制訂包括CPU與運行環境在內的標準。


TRON使用開放標準,誰都可以自由開發這種OS的嵌入軟硬體。而且,它主要用作設備上的「預嵌入作業系統」。此外,它還有在特定時間內完成指定目標處理的RTOS功能,具有Windows沒有的快速處理的優點。


由於擁有這些優點,TRON被越來越多的公司採用。去年6月,NEC、日立製作所等22家著名電子?品製造商聯合宣佈將基於TRON來開發網路家電設備的軟硬體。而NTT DoCoMo的許多手機機型都採用了TRON。不僅如此,豐田汽車也在其“Prado"與"皇冠"等車型上使用TRON來控制引擎運行。


TRON的聲勢浩大,連微軟都不能不與其握手合作。去(2003)年9月底時,T-Engine論壇與微軟宣佈,微軟的嵌入式作業系統“Windows CE.NET"將移植到基於TRON的嵌入式運行平臺“T-Engine"上頭。這樣一來,在T-Engine的資訊家電及行動設備等嵌入式設備上,也可以使用Windows CE.NET用戶介面以及圖像處理、即時訊息等功能。日本微軟則以會員身份加入T-Engine論壇。


除Windows CE.NET移植外,MontaVista早在2003年3月就已經宣佈要開發針對T-Engine的Linux版本 - T-Linux。


Sharp的Linux PDA

Sharp推出的Linux PDA系列 - Zaurus,是一款以Linux為作業系統的PDA,也是在Palm或WinCE的作業系統以外的第三選擇。這款PDA不但支援IBM的SOA架構 - Websphere,同時也支援Sprint的無線通訊服務。


目前Zaurus最新的機型為SL - 6000,擁有XScale 400MHz處理器、64MB的快閃記憶體、64MB的SDRAM、國際標準鍵盤,以及一顆長效的充電鋰電池等設備。


這款PDA最特殊的一點,就是支援IBM的Websphere的架構,這個架構有三個優點,優點如下:


  • ● 其遠、近端傳輸都有安全密碼保護,使用者可以做有效且安全的資料傳輸;甚至在多重網路環境中,都可以做到無間隙、無中斷的傳輸。


  • ● 可隨時使用網路的應用程式,如PIM、E - Mail等,也可以和IBM的DB 2做資料傳輸的動作。


  • ● 可同時運行多個應用程式。



依照上述的特點來看,其運作方式和Palm、WinCE無異,只不過作業系統較為不同而已,但基本上嵌入式系統與開放原始碼的結合,已在這款PDA上見到實際的成果。


《圖一 Zaurus SL - 6000》
《圖一 Zaurus SL - 6000<資料來源:http://linuxdevices.com/news/NS6804055064.html>》

Motorola的Linux手機 - E680

嵌入式Linux的技術不只應用在PDA或電腦上面,同時也應用在其它的3C產品上,如Motorola就推出了一款以Linux為系統的E680的手機。這款手機有如一個簡易型的PDA,支援1 GB的SD卡,並可透過本身的USB、藍芽和GPRS等通訊裝置,來下載音樂或視訊的檔案。其GPRS的速度可達到115 kbps,相當於DSL 1/3的速度。


E680所搭載的開放原始碼軟體,可以播放多媒體的各式檔案,如MP 3、MPEG 4或RealPlayer的相關檔案等,甚至還可以收聽美國MTV台所播放的歌曲。Motorola的前幾款Linux嵌入式手機,是以MontaVista Linux為作業系統,並使用Qt/Embedded介面為圖型架構。不過因為MontaVista和Trolltech拒絕再讓Motorola使用它們的作業系統或應用程式在手機上,所以Motorola轉為使用Belcarra的Linux作業系統。


Motorola的E680顯示出開放原始碼軟體不但可以作為手機的作業系統,且還能夠擁有多媒體的功能,而通訊能力也不亞於其它的商業軟體。


嵌入式Linux機器人 - Wakamaru

開放原始碼軟體不發則已,一發就有強大的威力。在3C產品開始導入Linux之際,日本的三菱重工研發出以Linux為作業系統的機器人 - Wakamaru。這台高3.3英呎、重60磅的機器人,於2003年的舊金山嵌入式會議展出過,這也是首個仿人類型態的機器人,其電池是在輪座上,可自動充電。


Wakamaru是由MontaVista Software所研發的Linux作業系統及以開放原始碼為主的應用程式來操作。這個機器人可以做簡單的家事,而其中的操作系統架構是非常地複雜,並不如一般的電腦作業系統架構簡單。


Wakamaru的特色是可透過網路來加入聲音和人臉的資料,讓它擁有辨識這些資料的功能。Wakamaru能夠以內建的聲音系統和使用者對話,甚至它還可以在下載網路新聞後,與使用者聊時事。這台機器人內建了攝影機,能夠讓使用者在遠端透過網路和搖控器來觀看家中的狀況。


三菱重工研發Wakamaru的主要目的是建立起一個可與人類作朋友的機器人、擁有仿人的語音效果與家庭成員對談、認識超過10,000個英文單字、可作出自然仿人的手勢動作、仿人般的生活方式、自動充電系統(在沒電時,會自動走到充電座前作充電的動作),以及能夠隨時連上網路更新內部的資料庫,並和使用者作時事的對談。


目前Wakamaru的售價為14,250美元,令人驚訝的是,利用嵌入式Linux也能夠製作出高精密度的機器人,實在不得不讓人對嵌入式開放原始碼軟體感到讚嘆。


結論

一般人對開放原始碼軟體,普遍都有免費且不專業的印象存在,但在這麼多的嵌入式開放原始碼軟體及產品陸續推出後,也許這些人對開放原始碼軟體的觀念會有所改變。在更多的廠商投入在開發嵌入式Linux的行列後,我們將會見到越來越成熟的產品,例如Linux洗衣機、電視機、電冰箱、冷氣機,甚至是智慧型汽車等更多的嵌入式Linux產品。


註:《嵌入式Linux在行動設備中的應用》:http://www.c114.net/technic/technicread.asp?articleid=5978&boardcode=jl_mov


相關組織網站
Matrix研究機構官方網站
Red Hat嵌入式系統官方網站
Embedded.com官方網站
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