《嵌入式操作系統(tǒng)史話》之八：手機中的嵌入式OS（一）

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今天的手機已經(jīng)成為人們生活中使用頻率最高的電子產(chǎn)品，相對于其他的電子產(chǎn)品，手機功能要復(fù)雜得多。無線通訊、用戶界面、數(shù)據(jù)存儲和多媒體處理等多項工作都是手機需要完成的任務(wù)。要完成這些任務(wù)，手機需要一個操作系統(tǒng)（OS）來幫助管理。在移動通訊進入3G和Wi-Fi時代以來，以蘋果的iPhone為代表的智能手機開始流行，如今移動通訊已經(jīng)進入了4G時代，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自然而然地成為接入這個環(huán)境的入口。在經(jīng)歷了通訊、上網(wǎng)和App應(yīng)用之后，智能手機取代PC正在迅速成為互聯(lián)網(wǎng)的計算中心。在這樣的大環(huán)境下，一個全功能的智能手機OS就顯得尤為重要，可以說，誰控制了智能手機，誰就控制了互聯(lián)網(wǎng)的入口。

手機屬于嵌入式設(shè)備，手機軟件平臺使用的操作系統(tǒng)屬于嵌入式OS的范疇。傳統(tǒng)的功能手機（Feature Phone）使用了實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）為基礎(chǔ)的手機軟件平臺。入門級的智能手機采用了半開放的嵌入式OS（比如Symbian），而今天高端的智能手機多采用Android和IOS這樣的通用型的OS。Android是基于開源的Linux內(nèi)核的開放智能手機平臺，它具有目前其他手機OS沒有的開放性特點。開放的智能手IOS（也稱為iPhone OS）是建立在Mac OS技術(shù)基礎(chǔ)上的智能手機平臺，它具有提高移動設(shè)備的性能、延長電池的使用壽命和改進用戶界面體驗等特點。此外，Windows Mobile在手機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。Windows Mobile是Windows CE 的分支產(chǎn)品，Windows CE 是一個繼承了Windows 思想的嵌入式OS。下面我將逐一介紹這些手機OS。

功能手機軟件平臺分析
所謂功能手機，是指那些使用封閉手機OS和平臺，具備手機的基本通話、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，部分功能手機也可以支持JAVA應(yīng)用程序開發(fā)和運行。這里可以清楚地看到，功能手機的定義是相對于智能手機而言的。市場上每一家手機芯片公司都提供功能手機的方案，比如TI Locosta、Skeyworks、高通的BREW和MTK（中國臺灣聯(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，它的手機軟件平臺Skyworks的層次結(jié)構(gòu)非常清晰，分為4個部分：底層是硬件和基帶（手機射頻和無線通訊部分）；第二層是OS，驅(qū)動和GSM協(xié)議棧，平臺的嵌入式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)寫好的手機應(yīng)用軟件，比如撥號、短信息、游戲、電話簿等。Skyworks軟件平臺代碼尺寸小，適合低端手機的開發(fā)。但是由于它支持的手機芯片種類少，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手機的市場，高通的BREW平臺是功能手機使用最廣泛的平臺軟件之一。BREW（簡稱無線二進制運行環(huán)境）是專門針對手機設(shè)計的，不僅小巧和高效，同時還可以使用面向?qū)ο髴?yīng)用軟件環(huán)境進行擴充。BREW支持C/C++語言，還有內(nèi)嵌的虛擬機，可以支持JAVA編譯環(huán)境和運行庫。在BREW內(nèi)部的底層有一個OEM層，通過這個OEM層實現(xiàn)BREW與某種手機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本身并沒有一個嵌入式OS，但是其OEM的接口（MIL-移動接口和CHIL-芯片接口）必須要一個嵌入式OS的支持，比如ThreadX和Nucleus[2]。

比較Skyworks手機軟件平臺，BREW在底層設(shè)備驅(qū)動和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間做了很好的封裝，具有良好的硬件獨立性和可移植性。BREW應(yīng)用程序的每個模塊都可以獨立開發(fā)，而且保持二進制兼容，這大大方便了使用高通芯片方案的手機廠家開發(fā)基于BREW的應(yīng)用軟件。BREW雖好但也有短板，BREW自己沒有一個嵌入式OS，封裝接口的完整性和透明性都有待完善，整個系統(tǒng)的健壯性還不很強[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和手機提供軟件平臺。1999年世界第一部基于Symbian的手機-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等幾個機型。見圖1 。
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圖1 EricssonR380和Nokia 7650

Symbian 是一個實時多任務(wù)的嵌入式OS，具有內(nèi)存占用少和低功耗管理機制等特點，非常適合手機等移動設(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)，它包括了一個內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫、用戶界面架構(gòu)和公共工具參考實現(xiàn)。更重要的是相對于功能手機軟件平臺，Symbian是一個半開放的平臺，手機廠家在獲得授權(quán)后可以開發(fā)基于Symbian的手機，而手機軟件開發(fā)者則沒有任何限制，可以為Symbian手機開發(fā)應(yīng)用軟件。Symbian繼承了嵌入式OS的特點，將操作系統(tǒng)內(nèi)核、移動通訊的通用技術(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（比如翻蓋手機和鍵盤手機）。這讓廠商可以為自己的產(chǎn)品設(shè)計出更加友好的操作界面，既符合了個性化的潮流，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手機總量達(dá)到一億部，這是Symbian發(fā)展最鼎盛的時期，借助為這個平臺開發(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)用程序擴展手機的各種功能，功能手機開始步入智能化時代[5]。

圖2 世界第一部Androud 手機 HTC G1

從2008年初，手機OS的市場發(fā)生了變化，Android嶄露頭角，中國臺灣HTC （宏達(dá)電）為美國移動運營商T-mobile 代工，做出了世界上第一部Android手機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基金會按照Eclipse 許可將Symbian開源，Nokia 希望借此吸引更多廠商和個人參與到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)展最佳時機和自身技術(shù)上弱點，Symbian沒有能夠逃脫退出手機歷史舞臺的命運。到了2013年1月Nokia 終于宣布，Nokia 808 pureview將是最后一款Symbian手機，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：手機中的嵌入式OS （二）

參考資料：
[1] 和凌志編著 《手機軟件平臺架構(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)就是嵌入式的計算機系統(tǒng)，另外一種認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)是一種機電結(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，其芯片因為即可以使用在計算機系統(tǒng)中，也可以使用在嵌入式系統(tǒng)，很快成為當(dāng)時行業(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)河公司推出的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS）……

系列之九：手機中的嵌入式OS（二）

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