嵌入式系統的遠程更新該如何進(jìn)行？常見(jiàn)的嵌入式操作系統有哪些？

　　嵌入式系統的遠程更新該如何進(jìn)行？

　　嵌入式系統在各個(gè)領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，嵌入式系統的維護與升級也變得日益重要。由于新技術(shù)的不斷涌現和對系統功能、性能等要求的不斷提高，開(kāi)發(fā)者必須能夠針對系統進(jìn)行升級和維護，以延長(cháng)系統的使用周期，改善系統性能，增強系統適應性。

　　傳統的嵌入式升級方式通常由維護人員到達設備現場(chǎng)進(jìn)行重新燒寫(xiě)系統或者更換Flash存儲部件，當設備數量龐大并且分布范圍廣泛時(shí)，這種升級維護方式的工作量將非常大，而且耗費的時(shí)間長(cháng)、成本高。隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統的遠程升級技術(shù)得到了快速發(fā)展。參考文獻提出了一種基于GPRS的嵌入式系統軟件的遠程在線(xiàn)升級，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對ARM嵌入式終端的系統軟件進(jìn)行在線(xiàn)升級。這種方法的不足在于無(wú)法實(shí)現系統本身的遠程升級。參考文獻實(shí)現了一種在Bootloader中實(shí)現嵌入式系統自動(dòng)升級的方法，這種方法是將映像文件存儲在CF卡中，系統重啟時(shí)Bootloader將檢測CF卡中的映像文件，讀取映像文件并燒寫(xiě)到目標板的Flash中，實(shí)現升級。如果終端的數量較大且分布廣泛，采用這種方法會(huì )增加很大的工作量。

　　本文針對嵌入式Linux操作系統提出了一種新的更新機制，并且基于A(yíng)RM9微處理器和NAND Flash存儲器，對uboot和Linux內核進(jìn)行修改，實(shí)現了對嵌入式Linux系統的遠程自動(dòng)更新?？朔藗鹘y方法工作量大的缺點(diǎn)，具有操作簡(jiǎn)單、更新速度快的特點(diǎn)。

　　1 基本原理

　　1．1 總體結構

　　支持遠程自動(dòng)更新的嵌入式Linux系統機構，它可以分為嵌入式終端和遠程管理系統兩部分。系統的總體結構如圖1所示，嵌入式終端采用基于A(yíng)RM9架構的AT91RM9200微處理器，采用擴展的32MB SDRAM，由2片16位數據寬度的SDRAM芯片HY57V281620并連而成，采用64MB NANDFla sh存儲芯片K9F1208，運行嵌入式Linux系統。遠程管理系統選用PC機。嵌入式終端通過(guò)以太網(wǎng)連接到遠程管理系統，管理人員可以通過(guò)telne t即可對各個(gè)嵌入式終端進(jìn)行監控、管理和遠程更新。

　　1．2 系統更新流程

　　本設計對uboot和Linux內核進(jìn)行改造，使其支持YAFFS2文件系統，對系統添加ftp、telnet等應用服務(wù)。系統更新流程如圖2所示。系統正常運行時(shí)管理人員可以通過(guò)telnet遠程登錄到嵌入式終端進(jìn)行監控和管理。當需要對系統進(jìn)行更新時(shí)，通過(guò)遠程管理系統的ftp客戶(hù)端登錄到嵌入式終端，將需要更新的內核映像和文件系統上傳到NAND Flash。上傳完畢后對原有的內核映像和文件系統進(jìn)行備份并重啟系統。系統重啟后uboot將NAND Flash中更新后的內核映像和文件系統搬運到SDRAM中，然后跳轉到SDRAM中啟動(dòng)Linux系統，掛載YAFFS2文件系統，啟動(dòng)各種應用服務(wù)。

　　常見(jiàn)的嵌入式操作系統有哪些？

　　DOS

　　微軟一開(kāi)始選用了派特森的Q-DOS “QUICK AND DISK OPERATING SYSTEM ”為基礎然后再擴充功能而成 MS-DOS，主要是采用由IBM 提供的使用8088 微處理器的計算機作開(kāi)發(fā)平臺，它是以16 字節單人單工操作系統，特別適合一些功能簡(jiǎn)單裝置使用。

　　Windows CE

　　雖然微軟 Windows 系統已經(jīng)稱(chēng)霸了 PC Desktop 環(huán)境。但是對于嵌入式系統這塊大餅，微軟也是垂涎已久，桌上型的 Windows 桌業(yè)系統對于嵌入式系統來(lái)說(shuō)自然是太過(guò)于肥大的產(chǎn)物，于是微軟推出精簡(jiǎn)版的 Windows CE 作為進(jìn)攻嵌入式系統的主力。目前主要應用于 PDA 上頭，但是跟微軟一系列 Windows 系統一般，Windows CE也承襲了原有的缺點(diǎn)：耗系統資源、不穩定、效率不佳等等。毛病實(shí)在太多，后來(lái)將整個(gè)架構重新改寫(xiě)后推出 Windows CE 3.0 版，或稱(chēng)為 Pocket PC。改版之后的確改進(jìn)了不少缺點(diǎn)。

　　Windows CE 可應用于 PDA 、WebPAD、Thin Client等等。是采用 Windows CE 為操作系統的 SIMPad （西門(mén)子公司所有）。

　　Palm

　　由 Palm CompuTIng 公司的嵌入式操作系統，目前最大的應用在 PDA ，是市場(chǎng)占有率最高的 PDA 操作系統，Palm 操作系統架構非常簡(jiǎn)潔，因為少去了很多功能，如內存管理、多任務(wù)等等，使得 Palm 可以非常不耗系統資源，硬件需求低，連帶的整體耗電量便可壓縮到非常低，因此采用 Palm 操作系統的 PDA 都有待機時(shí)間長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。

　　EPOC

　　由英國手持裝置大廠(chǎng) Psion 所開(kāi)發(fā)，常用于 PDA 與手機結合的場(chǎng)合。最有名的例子 Nokia 9110 系列手機，它就是采用 EPOC 系統。

　　著(zhù)名的嵌入式實(shí)時(shí)系統

　　實(shí)時(shí)系統是嵌入式系統里頭非常重要的一環(huán)，很多人都誤以為實(shí)時(shí)系統執行速度非?？斓南到y，事實(shí)上不然，所謂實(shí)時(shí)代表的意義是『實(shí)時(shí)反應』，一般多人多任務(wù)操作系統如：Windows 、 UNIX ，在上面執行的軟件都一起分享 CPU ，因為 CPU 速度快，所以我們感覺(jué)好象可以同時(shí)執行多支軟件，其實(shí)在系統內部的同一時(shí)間內都只有一個(gè)程序在執行，每個(gè)軟件都必須排隊，而且規定只能用一小段時(shí)間后就要換下一位，但是因為 CPU 速度夠快，很快又可以被執行到，所以人們感覺(jué)并不會(huì )很明顯軟件是一段一段在執行。這是一般所謂的非實(shí)時(shí)性的操作系統運作模式，而實(shí)時(shí)操作系統具有立即反應而且不能讓出資源的特性，例如汽車(chē)的 ABS 煞車(chē)系統，如果不采用能夠立即反應的實(shí)時(shí)系統，后果可就不堪設想。而這類(lèi)的應用多半多屬體積小、功能簡(jiǎn)單的地方，所以也算是嵌入式系統。 QNX 的 QNX OS 、WindRiver 的 VxWorks、Microware 的 OS9、pSOS 等等，都是有名的嵌入式實(shí)時(shí)系統公司。

　　Linux

　　Linux 不是都用來(lái)做服務(wù)器嗎？不然就是 Cluster，怎么會(huì )跟嵌入式系統扯上關(guān)系？不要懷疑，Linux 除了對伺服工作應付自如外，嵌入式系統也難不倒 Linux。

　　那么究竟 Linux 有怎樣獨特的能耐，可以想變大就變大想縮小就縮??？又用 Linux 來(lái)發(fā)展嵌入式系統有什么優(yōu)點(diǎn)？請看底下介紹。

　　開(kāi)放原始碼、模塊化設計

　　Linux 采用 GPL 授權，除了把原始碼公開(kāi)以外，任何人都可以自由使用、修改、散布，而 Linux 核心本身采模塊化設計，讓人很容易增減功能，例如我的平臺并不需要藍芽的功能，我只要不把這項功能加入，有需要就加入，不需要就刪除，由于這樣的高的彈性，我們可以調校出最適合我們硬件平臺的核心出來(lái)。

　　相較于 Linux ，Windows 是走封閉原始碼路線(xiàn)，所以我們完全無(wú)法得知或修改它的核心部份。另外因為是采用 GPL 授權自然就沒(méi)有什么權利金或保密協(xié)議的約束。

　　穩定性夠

　　Linux 不屬于任何一家公司，但是它的開(kāi)發(fā)人員卻是全世界最多的，每天在全球都有無(wú)數的人參與 Linux Kernel 的改進(jìn)、除錯、測試，這樣嚴苛的條件造就了穩定度高的 Linux 。

　　就因為如此，Linux 雖不是商業(yè)的產(chǎn)物但是品質(zhì)卻不遜于商業(yè)產(chǎn)品。

　　網(wǎng)絡(luò )功能強大

　　Linux 的架構是參造 UNIX 系統而來(lái)，因此 Linux 也承襲了 UNIX 強大的網(wǎng)絡(luò )功能。在這個(gè)每樣事情都講求網(wǎng)絡(luò )的時(shí)代下，只能說(shuō)是 Linux 大放異彩 的年代。未來(lái)可能家里的電冰箱、冷氣、電視機都會(huì )連上網(wǎng)絡(luò )，如何增加這些家電的網(wǎng)絡(luò )功能，Linux 可以替他們辦到。

　　跨平臺

　　Linux 一開(kāi)始是基于Intel 386 機器而設計，但是隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的散布，各式各樣的需求涌現，因此就有許多工程師致力于各式平臺的移植，造成了 Linux 可以在 x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola 68k、Hitachi SH3/SH4、 Transmeta.。等等平臺上運作的盛況。這些平臺幾乎涵蓋了所有嵌入式系統所需的 CPU，因此選擇 Linux 就可以把更多的硬件平臺納入考量的范圍。

　　嵌入式環(huán)境不如 x86 PC 那樣單純，嵌入式環(huán)境所采用的 CPU 架構之多，使用 Linux 作開(kāi)發(fā)，就等于有更多硬件的選擇，硬件成本是商業(yè)公司考量的一大重點(diǎn)，選擇多自然可以找到最合適的硬件，對于公司的競爭力是有極大的幫助。

　　應用軟件眾多

　　自由軟件世界里有個(gè)很大的特色就是軟件超級多，而且幾乎都是符合 GPL 標準，換句話(huà)說(shuō)，大家都可以自由取用，因為這些軟件多半是由工程師業(yè)余空暇時(shí)間所發(fā)展，而且不以營(yíng)利為性質(zhì)，所以并不能擔保這些軟件完全沒(méi)有 BUG ，但是仍舊有許多殺手級的軟件出現，大家熟知的 KDE 與 GNOME 便是很好的證明，當然與嵌入式系統較為相關(guān)如：gcc 編譯器、Kdevelop 整合式開(kāi)發(fā)環(huán)境等等。

　　通常我們都會(huì )先在 PC 端造出仿真出嵌入式的環(huán)境，并直接在上頭開(kāi)發(fā)，因此用的工具也都與開(kāi)發(fā)一般 Desktop 軟件類(lèi)似，良好的工具能夠增加開(kāi)發(fā)的速度。

　　選擇多樣

　　如果公司有能力可以自己實(shí)作 Linux 嵌入式系統，因為程序代碼全部都開(kāi)放在那里，您可以隨心所欲的設計出自己想要的 Embedded Linux 系統，但是有更多的公司的業(yè)務(wù)重點(diǎn)不在于此，這時(shí)候您也可以選擇購買(mǎi)商業(yè)版的 Embedded Linux 系統，像是有名的 Redhat 公司、Lineo、MontaVista.。等等，這些都是商業(yè)的 Linux 公司，購買(mǎi)他們的產(chǎn)品就可以得到完整的服務(wù)。因此商業(yè)或非商業(yè)全都在于您的需求。

　　自行開(kāi)發(fā)系統

　　當然您也可以自行開(kāi)發(fā)系統，嚴格控制硬件，但是相對的必須投注更大的成本在于研發(fā)系統上，原則上如果目標簡(jiǎn)單明確只是一些基本的 I/O 控制，例如：跑馬燈。便適合自己開(kāi)發(fā)，但是如果系統過(guò)于復雜則必須審慎評估自行研發(fā)的難度與時(shí)程的控管