《嵌入式操作系統(tǒng)史話》之八：手機(jī)中的嵌入式OS（一）

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今天的手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中使用頻率最高的電子產(chǎn)品，相對(duì)于其他的電子產(chǎn)品，手機(jī)功能要復(fù)雜得多。無線通訊、用戶界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和多媒體處理等多項(xiàng)工作都是手機(jī)需要完成的任務(wù)。要完成這些任務(wù)，手機(jī)需要一個(gè)操作系統(tǒng)（OS）來幫助管理。在移動(dòng)通訊進(jìn)入3G和Wi-Fi時(shí)代以來，以蘋果的iPhone為代表的智能手機(jī)開始流行，如今移動(dòng)通訊已經(jīng)進(jìn)入了4G時(shí)代，藍(lán)牙、Zigbee、NFC等近距離連接技術(shù)愈加成熟，互聯(lián)網(wǎng)已被廣泛使用，與人關(guān)系最為密切的智能手機(jī)自然而然地成為接入這個(gè)環(huán)境的入口。在經(jīng)歷了通訊、上網(wǎng)和App應(yīng)用之后，智能手機(jī)取代PC正在迅速成為互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算中心。在這樣的大環(huán)境下，一個(gè)全功能的智能手機(jī)OS就顯得尤為重要，可以說，誰控制了智能手機(jī)，誰就控制了互聯(lián)網(wǎng)的入口。

手機(jī)屬于嵌入式設(shè)備，手機(jī)軟件平臺(tái)使用的操作系統(tǒng)屬于嵌入式OS的范疇。傳統(tǒng)的功能手機(jī)（Feature Phone）使用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）為基礎(chǔ)的手機(jī)軟件平臺(tái)。入門級(jí)的智能手機(jī)采用了半開放的嵌入式OS（比如Symbian），而今天高端的智能手機(jī)多采用Android和IOS這樣的通用型的OS。Android是基于開源的Linux內(nèi)核的開放智能手機(jī)平臺(tái)，它具有目前其他手機(jī)OS沒有的開放性特點(diǎn)。開放的智能手IOS（也稱為iPhone OS）是建立在Mac OS技術(shù)基礎(chǔ)上的智能手機(jī)平臺(tái)，它具有提高移動(dòng)設(shè)備的性能、延長電池的使用壽命和改進(jìn)用戶界面體驗(yàn)等特點(diǎn)。此外，Windows Mobile在手機(jī)市場也占有少量的份額，它具有與Windows PC 相似的使用方式，支持MS-office 軟件等特點(diǎn)。Windows Mobile是Windows CE 的分支產(chǎn)品，Windows CE 是一個(gè)繼承了Windows 思想的嵌入式OS。下面我將逐一介紹這些手機(jī)OS。

功能手機(jī)軟件平臺(tái)分析
所謂功能手機(jī)，是指那些使用封閉手機(jī)OS和平臺(tái)，具備手機(jī)的基本通話、短信、電郵、地址簿、音樂和WAP網(wǎng)頁瀏覽的功能，支持廠家提供的專用的游戲和應(yīng)用軟件的手機(jī)，部分功能手機(jī)也可以支持JAVA應(yīng)用程序開發(fā)和運(yùn)行。這里可以清楚地看到，功能手機(jī)的定義是相對(duì)于智能手機(jī)而言的。市場上每一家手機(jī)芯片公司都提供功能手機(jī)的方案，比如TI Locosta、Skeyworks、高通的BREW和MTK（中國臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科）方案。這里介紹一種比較有代表性的軟件平臺(tái)Skyworks。

Skyworks是世界領(lǐng)先的射頻和無線技術(shù)半導(dǎo)體公司，它的手機(jī)軟件平臺(tái)Skyworks的層次結(jié)構(gòu)非常清晰，分為4個(gè)部分：底層是硬件和基帶（手機(jī)射頻和無線通訊部分）；第二層是OS，驅(qū)動(dòng)和GSM協(xié)議棧，平臺(tái)的嵌入式OS使用的是RTXC，這是一款小型的RTOS，它提供了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信、中斷和定時(shí)器服務(wù)；第三層是服務(wù)器，提供了GDI函數(shù)接口、Widget API和Toolkit，這些功能和工具可以幫助創(chuàng)建用戶界面和應(yīng)用程序；最上面一層是應(yīng)用，包括了一些已經(jīng)寫好的手機(jī)應(yīng)用軟件，比如撥號(hào)、短信息、游戲、電話簿等。Skyworks軟件平臺(tái)代碼尺寸小，適合低端手機(jī)的開發(fā)。但是由于它支持的手機(jī)芯片種類少，通用性就顯得比較差[1]。

在CDMA 流行的年代，高通（Qualcomm）公司憑借芯片技術(shù)和專利兩大利器幾乎把持了所有CDMA手機(jī)的市場，高通的BREW平臺(tái)是功能手機(jī)使用最廣泛的平臺(tái)軟件之一。BREW（簡稱無線二進(jìn)制運(yùn)行環(huán)境）是專門針對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)的，不僅小巧和高效，同時(shí)還可以使用面向?qū)ο髴?yīng)用軟件環(huán)境進(jìn)行擴(kuò)充。BREW支持C/C++語言，還有內(nèi)嵌的虛擬機(jī)，可以支持JAVA編譯環(huán)境和運(yùn)行庫。在BREW內(nèi)部的底層有一個(gè)OEM層，通過這個(gè)OEM層實(shí)現(xiàn)BREW與某種手機(jī)芯片和支持該芯片的嵌入式OS的關(guān)聯(lián)。在BREW上端有一個(gè)AEE層，該層提供了應(yīng)用程序調(diào)用BREW函數(shù)庫的方法。BREW本身并沒有一個(gè)嵌入式OS，但是其OEM的接口（MIL-移動(dòng)接口和CHIL-芯片接口）必須要一個(gè)嵌入式OS的支持，比如ThreadX和Nucleus[2]。

比較Skyworks手機(jī)軟件平臺(tái)，BREW在底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間做了很好的封裝，具有良好的硬件獨(dú)立性和可移植性。BREW應(yīng)用程序的每個(gè)模塊都可以獨(dú)立開發(fā)，而且保持二進(jìn)制兼容，這大大方便了使用高通芯片方案的手機(jī)廠家開發(fā)基于BREW的應(yīng)用軟件。BREW雖好但也有短板，BREW自己沒有一個(gè)嵌入式OS，封裝接口的完整性和透明性都有待完善，整個(gè)系統(tǒng)的健壯性還不很強(qiáng)[3]。

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Symbian 操作系統(tǒng)

Symbian最初是一家叫Psion英國公司的軟件產(chǎn)品。1998年手機(jī)公司Ericsson、Motorola和Nokia聯(lián)合起來與Psion共同成立了Symbian公司，公司的目標(biāo)是為PDA和手機(jī)提供軟件平臺(tái)。1999年世界第一部基于Symbian的手機(jī)-EricssonR380 問世，但是真正在市場上引起關(guān)注的是Nokia的9210和后來的7650/3650等幾個(gè)機(jī)型。見圖1 。
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圖1 EricssonR380和Nokia 7650

Symbian 是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)的嵌入式OS，具有內(nèi)存占用少和低功耗管理機(jī)制等特點(diǎn)，非常適合手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備使用。Symbian經(jīng)過許多年的不斷完善，可以支持GPRS、藍(lán)牙、3G和SyncML(同步)等技術(shù)，它包括了一個(gè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫、用戶界面架構(gòu)和公共工具參考實(shí)現(xiàn)。更重要的是相對(duì)于功能手機(jī)軟件平臺(tái)，Symbian是一個(gè)半開放的平臺(tái)，手機(jī)廠家在獲得授權(quán)后可以開發(fā)基于Symbian的手機(jī)，而手機(jī)軟件開發(fā)者則沒有任何限制，可以為Symbian手機(jī)開發(fā)應(yīng)用軟件。Symbian繼承了嵌入式OS的特點(diǎn)，將操作系統(tǒng)內(nèi)核、移動(dòng)通訊的通用技術(shù)和圖像用戶界面（UI）技術(shù)分開，這樣就能很好地適應(yīng)不同方式的手機(jī)（比如翻蓋手機(jī)和鍵盤手機(jī)）。這讓廠商可以為自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)出更加友好的操作界面，既符合了個(gè)性化的潮流，也讓用戶能看到不同樣子的Symbian系統(tǒng)，著名的UI有Nokia S60和Ericsson的UIQ。到了2006年全球Symbian手機(jī)總量達(dá)到一億部，這是Symbian發(fā)展最鼎盛的時(shí)期，借助為這個(gè)平臺(tái)開發(fā)的JAVA應(yīng)用程序也開始在互聯(lián)網(wǎng)上盛行開來，用戶可以通過安裝JAVA 應(yīng)用程序擴(kuò)展手機(jī)的各種功能，功能手機(jī)開始步入智能化時(shí)代[5]。

圖2 世界第一部Androud 手機(jī) HTC G1

從2008年初，手機(jī)OS的市場發(fā)生了變化，Android嶄露頭角，中國臺(tái)灣HTC （宏達(dá)電）為美國移動(dòng)運(yùn)營商T-mobile 代工，做出了世界上第一部Android手機(jī)G1，見圖2 。之后，Symbian的追隨者Ericsson、LG也紛紛離開Symbian陣營，Nokia 不得不收購了Symbian全部股份。到了2011年Nokia 成立Symbian基金會(huì)按照Eclipse 許可將Symbian開源，Nokia 希望借此吸引更多廠商和個(gè)人參與到Symbian的發(fā)展當(dāng)中，與開源的Android做最后抗衡。但是大浪淘沙，由于失去了發(fā)展的發(fā)展最佳時(shí)機(jī)和自身技術(shù)上弱點(diǎn)，Symbian沒有能夠逃脫退出手機(jī)歷史舞臺(tái)的命運(yùn)。到了2013年1月Nokia 終于宣布，Nokia 808 pureview將是最后一款Symbian手機(jī)，在經(jīng)歷了12年的發(fā)展之后，Symbian終告結(jié)束了。

欲知后事，歡迎繼續(xù)閱讀《嵌入式操作系統(tǒng)史話》第9篇：手機(jī)中的嵌入式OS （二）

參考資料：
[1] 和凌志編著 《手機(jī)軟件平臺(tái)架構(gòu)解析》，電子工業(yè)出版社
[2] 《嵌入式操作系統(tǒng)史話》第9篇：嵌入式OS的紅花綠葉
[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/BREW
[4] https://zh.wikipedia.org/wiki/Symbian

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與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載

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系列之一：何為嵌入式操作系統(tǒng)？

摘要：對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的定義，國內(nèi)外專家學(xué)者和企業(yè)界人士的理解都不盡相同，具有代表性的意見有兩種；一種是說嵌入式系統(tǒng)就是嵌入式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，另外一種認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)是一種機(jī)電結(jié)合、軟硬結(jié)合執(zhí)行某種特殊功能的系統(tǒng)……

系列之二：嵌入式OS的“摩托”系

摘要：摩托羅拉自1974年發(fā)布第一款MC6800 --8位微處理器到1979發(fā)布的MC68000（簡稱68K）-16/32位CPU之后，其芯片因?yàn)榧纯梢允褂迷谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，也可以使用在嵌入式系統(tǒng)，很快成為當(dāng)時(shí)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。最早開發(fā)嵌入式OS的公司，許多都是借助摩托羅拉的市場起家的……

系列之三：VRTX--商業(yè)嵌入式OS的開拓者

摘要：除了上一篇提到的OS-9以外，最早出現(xiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)（簡稱為嵌入式OS）當(dāng)屬VRTX，因其在技術(shù)上創(chuàng)新性，得到用戶和嵌入式系統(tǒng)公司的廣泛支持，VRTX可稱為商業(yè)嵌入式OS的開拓和領(lǐng)導(dǎo)者……

系列之四：μC/OS的故事（一）

系列之七：風(fēng)河-嵌入式OS的常青樹

摘要：風(fēng)河公司(Wind River System)是一家專業(yè)從事嵌入式OS、軟件開發(fā)工具、解決方案平臺(tái)和服務(wù)的軟件公司，由Jerry Fiddle和David Wilner在1981年美國加州創(chuàng)立。VxWorks是風(fēng)河公司推出的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）……

系列之九：手機(jī)中的嵌入式OS（二）

摘要：為你介紹那些開源的操作系統(tǒng)，Android以及它的競爭對(duì)手們的整個(gè)OS產(chǎn)業(yè)生態(tài)……