嵌入式操作系统风云录：历史演进与物联网未来

本书全面回顾了嵌入式操作系统的演进历史，主流的嵌入式操作系统的技术特点、成长历程以及背后的商业故事，展望了嵌入式操作系统未来的技术路径、市场发展趋势和物联网时代的新机遇。并按时间轴讲述了从RTOS、开源嵌入式操作系统到物联网操作系统的发展历程，以技术为视角剖析了嵌入式操作系统的实时性、安全性和云计算等重要技术，从手机、通信、汽车和可穿戴设备几个市场讨论了嵌入式操作系统的应用，从嵌入式操作系统和知识产权角度讨论了商业模式的问题。本书适合电子信息行业的人士阅读，尤其适合嵌入式系统、电子设计和工业控制领域的工程技术人员、管理和营销人士阅读，也可供从事嵌入式系统教学和学术研究领域的科研人员、老师，以及高校计算机、物联网、电子信息和自动控制等专业学习嵌入式课程的学生学习参考。

Contents　目　录推荐序前言第1章　认识嵌入式操作系统1什么是嵌入式系统2什么是嵌入式操作系统2嵌入式操作系统分类3嵌入式操作系统的应用4第2章　嵌入式操作系统的历史6VRTX：嵌入式操作系统的开拓者7嵌入式操作系统的“摩托”系11C/OS的故事13风河—嵌入式操作系统的常青树18嵌入式操作系统的红花绿叶22第3章　开源的嵌入式操作系统27开源软件与嵌入式操作系统28嵌入式系统开源软件的思考32构建你自己的Linux37从Montavista看嵌入式Linux的发展40Linux和Android：谁更适合你47第4章　IT大佬的嵌入式操作系统梦53微软嵌入式操作系统分析54ARM：成长中的烦恼63如何看待谷歌的Brillo OS73第5章　欧洲的嵌入式操作系统76OSE—来自北欧的RTOS77安全操作系统—SafeRTOS80开源新兵FreeRTOS81第6章　亚洲的嵌入式操作系统86中日在发展嵌入式软件上的不同思路87实时嵌入式操作系统TOPPERS剖析89RT-Thread的发展历程107第7章　嵌入式Linux操作系统114嵌入式Linux的实时性技术115提高嵌入式Linux时钟精度的方式121嵌入式Linux的动态电源管理技术123第8章　嵌入式系统安全131物联网中的嵌入式安全132基于嵌入式操作系统的物联网安全133丰田汽车召回事件给我们的启示138第9章　嵌入式系统与云计算141云计算、物联网和嵌入式系统142互联网与物联网协议146第10章　手机中的嵌入式操作系统151手机：嵌入式操作系统必争之地152手机设计挑战嵌入式Linux159第11章　嵌入式操作系统的应用168我与嵌入式通信产品开发169嵌入式Linux在通信设备中的应用171基于嵌入式Linux的无线网络设备开发176汽车电子：群雄逐鹿的新战场182第12章　嵌入式软件的知识产权187嵌入式软件的知识产权188谈谈FreeRTOS及其授权方式195第13章　嵌入式操作系统的发展200嵌入式操作系统的现状和未来201Android方兴未艾204第14章　可穿戴设备与嵌入式操作系统208可穿戴设备市场回顾和展望209可穿戴设备的操作系统212第15章　物联网操作系统219什么是物联网操作系统220物联网与开源软件227物联网操作系统的新进展241后记　我与嵌入式系统20年247

Preface　前　言我是在1994年正式进入嵌入式系统这个领域的，之前10年，我虽然参与过工业自动化和通信设备开发项目，但在当时，它们还不能算是真正意义上的嵌入式系统。可以这样讲，1994年之前我对实时多任务操作系统有一定的了解，但对嵌入式操作系统基本上是一无所知。20多年一路走过来，我与嵌入式系统和嵌入式操作系统结下了不解之缘。 写作的初衷本书初的构想还要从2008年整理的一本小册子《嵌入式系统文集》说起。就在那一年，我自己有了更多的可以自由支配的时间，于是我将前几年撰写的20余篇文章整理成文集，并印刷了一小批送给我的朋友，这算是本书的雏形。 2011年，我在桂林参加飞思卡尔大学计划的交流会，期间我做了一个题为“嵌入式系统：以变应变、未来无限”的发言。听了我的发言，同去参会的电子工业出版社的一位编辑就建议我写一本关于嵌入式操作系统历史的书籍。之后，他还很热情地寄给我一本吴军写的《浪潮之巅》。这位朋友的鼓励是我写成本书的一个推动力。 2013年下半年，与非网的刘福锋和高扬两位主编找到我，希望我能写一个介绍嵌入式操作系统发展历史的系列文章。经过构思，我前后花2个月时间完成了12篇文章，并于2014年1～3月在与非网“嵌入式操作系统史话”栏目上发表。这些文章受到了业内人士的普遍好评，也让初学者弄清楚了嵌入式操作系统的概念和产品变迁历史。这一次的系列文章让我对嵌入式操作系统历史的知识积累更加丰富，也让我确定了撰写嵌入式操作系统风云录图书的计划。 2014年中期，我把与非网文章的链接发给了对嵌入式Linux很感兴趣的张国强先生，当时他是机械工业出版社华章公司的策划编辑。他很热情地邀请我写一本嵌入式操作系统科技史的图书。于是写这本书就到了水到渠成的时候。此外，我确信物联网操作系统将是嵌入式操作系统的发展方向之一，这也是我下定决心写本书的原因之一。而在2013年年底写“嵌入式OS的未来”这篇文章的时候，我只是预感到物联网操作系统可能成为嵌入式产业界未来关注的方向。 本书的内容本书共15章，包括史话、技术、应用、商业模式和发展几大部分内容。书中全面回顾了嵌入式操作系统的演进历史，主流的嵌入式操作系统的技术特点、成长历程以及背后的商业故事，展望了嵌入式操作系统未来的技术路径、市场发展趋势和物联网时代的新机遇。本书以时间为轴，讲述了从RTOS、开源嵌入式操作系统到物联网操作系统的发展历程；以技术为视角，剖析了嵌入式操作系统的实时性、安全性和云计算等重要技术；从手机、通信、汽车和可穿戴设备几个市场角度讨论了嵌入式操作系统的应用，从嵌入式操作系统知识产权的角度讨论了商业模式的问题。嵌入式操作系统起源于北美，主要的创新也来自北美，但近年来，欧洲和亚洲的嵌入式操作系统发展也颇具特色，潜力无限，所以本书也以极大的热情关注了欧亚市场。 致谢早在1988年我在北航计算机应用专业攻读研究生期间，田子钧和庄梓新两位导师就曾细心指导我对微处理器技术及其应用进行了深入的研究，这段经历为我今后从事嵌入式系统工作打下了坚实的基础。正如美国著名的嵌入式系统人士Jack Ganssle于2011年年底所说：“在微处理器出现之前，如果你想在电子产品中加入计算机，那将是一件极其困难的事情。而在今天，任何电子产品如果没有嵌入智能，那将是无法想象的。” 真正引领我走入嵌入式操作系统大门的是Jim Ready和Andre Kobel。Jim是技术专家和成功的创业者，他善于把握大方向。Andre精于销售和市场开发，他的帮助为直接和有效。这两位前辈给了我进入嵌入式操作系统领域的信心，借助于Jim Ready创建的Ready System和Microtec Research公司的产品，我顺畅地走上了嵌入式系统的研究道路。 2009年以后，我有幸与何立民教授在《单片机与嵌入式系统应用》杂志社共事。何老是中国单片机的开拓者之一，他敏捷的思维、开放的思想，以及严谨的作风让我受益匪浅。与何老等人共同创建的嵌入式系统联谊会让我有机会与高校嵌入式和物联网专业方向的老师相识并交流，加上后来我自己亲身参与高校的嵌入式和物联网的教学工作，这些让我对嵌入式系统的理解多了一个维度。 在学习和应用嵌入式操作系统的20多年中，许多学生、老师、企业和媒体界的朋友都给过我多方的帮助和支持，这里无法一一细说，借本书出版之机，谨表达我真挚的感谢！ 本书在写作过程中还得到了多位朋友的帮助，他们的贡献让本书的内容更加丰富，在这里一并奉上我的衷心感谢！这些朋友是：我与Microtec Research和Montavista合作时的老朋友Jim Ready，他给了我一些珍贵的史料，并为本书撰写推荐序（Jim现在在Cadence公司工作，任软件开发和业务发展集团的副总裁）；Bill Weinberg（Bill曾在Montavista和Black duck工作，现在在OSDL工作）和Jun Sun博士（Jun曾在Montavista和Google工作）；Micrium的Jean Labrosse和Christian Legare；麦克泰公司我的同事江文瑞和张爱华；还有曾经在麦克泰公司实习的李少莆博士、黄武陵博士和王霞女士；北京理工大学马忠梅副教授；中兴成都研究所的钟卫东总工程师；北京凯思昊鹏董事长顾玉良博士；RT-Thread的创始人熊谱翔以及Synopsys武汉研究中心的任蔚博士等人，麦克泰公司及其合作伙伴也给我提供了资料。 我还要感谢多年来科技媒体界朋友们的帮助和支持，尤其是嵌入式联谊会的支持媒体（http://www.esbf.org.cn/），科技媒体在宣传嵌入式操作系统上一直不遗余力。 后需要特别感谢的是我的家人，我的太太和儿子，他们倾力的支持才能让本书得以顺利完成。我太太帮助我审阅了全书，并帮助我精心梳理文字；我儿子何灵渊帮助我整理了文章。感谢他们的支持和理解，让我能一直做我喜欢的事。 2016年2月23～25日，我访问了德国的纽伦堡，参加Embedded World 2016会议和展览。这个展览中，全球著名的嵌入式操作系统、软件和工具公司悉数登场。比如微软展示了Windows 10 for IoT，ARM演示了embed OS和谷歌Brillo，QNX展示了汽车电子应用，Gree Hills和卡巴斯基展示了安全操作系统，Micrium展示了的创客版本—c/OS for maker。现场我还看到了Expresslogic、Mentor Graphic、WindRiver（在Intel展位）等著名企业。欧洲Enea和FreeRTOS，德国的Segger、SYSGO、euros也参加了展示，这些公司在欧洲市场都颇有名气。此外还有更多从事嵌入式操作系统安全认证、测试服务和应用方案的中小企业也来到现场。150余场技术报告中，许多都是嵌入式操作系统相关的内容，在欧洲物联网和工业4.0发展浪潮中，嵌入式操作系统正在发挥着举足轻重的作用。 嵌入式操作系统是一门软硬结合、覆盖广泛的应用和工程技术，在当前物联网浪潮袭来之际，嵌入式操作系统再一次被推上了风口浪尖。我创建了www.hexiaoqing.net网站，将我过去20多年所写的文章和会议发言的PPT，以及相关的资料全部放在上面，欢迎对嵌入式操作系统有兴趣的朋友随时浏览，也欢迎朋友们随时以任何方式与我交流和探讨。再次感谢大家！ 何小庆2016年4月20日写于北京海淀中关村