一種可移植的嵌入式圖形支持系統(tǒng)：MiniGUI

　　為目標(biāo)嵌入式產(chǎn)品選擇適合的嵌入式圖形支持系統(tǒng)成為與選擇嵌入式操作系統(tǒng)一樣頗具挑戰(zhàn)性。本土公司開發(fā)的MiniGUI是一個(gè)高效、可靠、可定制、小巧靈活的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，并具有跨硬件平臺(tái)、跨操作系統(tǒng)的可移植性，非常適合于實(shí)時(shí)嵌入式產(chǎn)品開發(fā)。本文詳細(xì)闡述了MiniGUI的特點(diǎn)、運(yùn)行模式和應(yīng)用。
　　
　　隨著高端消費(fèi)類電子產(chǎn)品(PDA、手機(jī)等)的廣泛應(yīng)用，原先僅在軍工、工業(yè)控制等領(lǐng)域中使用的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，受到越來越多的關(guān)注。因?yàn)榍度胧疆a(chǎn)品本身是一種高度定制化的軟硬件集成產(chǎn)品，單個(gè)操作系統(tǒng)無法滿足各類嵌入式產(chǎn)品的多樣化需求，因此，業(yè)界有許多各具特色的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)產(chǎn)品可供選擇。
　　
　　在嵌入式產(chǎn)品開發(fā)中，除操作系統(tǒng)之外，開發(fā)人員關(guān)注最多的另外一個(gè)系統(tǒng)軟件組件就是圖形支持系統(tǒng)。只要是面向人機(jī)交互的嵌入式產(chǎn)品，就涉及到文字或者圖形的輸出問題。
　　
　　不過，在嵌入式系統(tǒng)上的GUI應(yīng)用開發(fā)，不像PC平臺(tái)上的應(yīng)用開發(fā)那么容易和方便。一是因?yàn)樵O(shè)備的可用資源有限(CPU運(yùn)算能力、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間等)，二是因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)提供的底層機(jī)制有限。這樣，為具有不同硬件配置的嵌入式產(chǎn)品以及各類實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)提供功能完備、且又適合嵌入式產(chǎn)品特點(diǎn)的GUI支持系統(tǒng)，存在著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。
　　
　　嵌入式操作系統(tǒng)的選擇
　　
　　“內(nèi)核接口+ANSI C庫(kù)”的模式，是大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)采用的編程模式。但是，這種模式還存在一些問題。如果我們要使用ANIS C庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)I/O接口，則需要操作系統(tǒng)提供文件系統(tǒng)及字符輸出的支持；如果我們要使用ANSI C庫(kù)中的內(nèi)存管理函數(shù)(malloc/free函數(shù)族)，就需要提供針對(duì)具體硬件的堆管理方案及實(shí)現(xiàn)代碼。因此，RTOS通常都設(shè)計(jì)為模塊化的軟件系統(tǒng)，需要什么樣的功能，可向RTOS產(chǎn)品廠商購(gòu)買對(duì)應(yīng)的模塊來實(shí)現(xiàn)。

　　
　　圖1 RTOS 的一般軟件結(jié)構(gòu)。
　　
　　實(shí)際上，不同RTOS之間的區(qū)別，除了在任務(wù)管理上的核心區(qū)別之外，其他的主要區(qū)別就在外圍模塊上。圖1給出了RTOS的一般軟件結(jié)構(gòu)。
　　
　　RTOS可劃分為如下幾個(gè)種類：
　　
　　1．傳統(tǒng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。主要包括：VxWorks、pSOS、Nucleus、WinCE等。VxWorks和pSOS的用戶主要集中在軍工、工業(yè)控制及電信領(lǐng)域，Nucleus和WinCE在消費(fèi)類產(chǎn)品中應(yīng)用較為廣泛。
　　
　　2．開放源碼的嵌入式操作系統(tǒng)。典型代表有Linux/uClinux、eCos。因?yàn)閭鹘y(tǒng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)價(jià)格比較昂貴，所以許多用戶開始使用免授權(quán)費(fèi)的Linux/uClinux等操作系統(tǒng)開發(fā)自己的嵌入式產(chǎn)品。Linux操作系統(tǒng)從本質(zhì)上屬于通用操作系統(tǒng)，缺少?gòu)?qiáng)實(shí)時(shí)支持，因此嵌入式Linux在某些不需要強(qiáng)實(shí)時(shí)性的嵌入式產(chǎn)品中得到了較多應(yīng)用，典型的產(chǎn)品有智能手機(jī)(這類產(chǎn)品中的實(shí)時(shí)性主要通過專用硬件芯片保證)、查詢終端等。uClinux是Linux的一個(gè)變種，主要運(yùn)行在沒有內(nèi)存管理單元(MMU)的CPU架構(gòu)上。因?yàn)闆]有內(nèi)存管理單元，uClinux無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代操作系統(tǒng)能夠提供的進(jìn)程地址空間保護(hù)等高級(jí)特性，但它最大程度地保留了Linux的系統(tǒng)調(diào)用功能，而且資源消耗低，因此在一些中低端的32位嵌入式產(chǎn)品中得到了應(yīng)用。eCos也是一種開源、免授權(quán)費(fèi)的RTOS產(chǎn)品。和Linux/uClinux相比，它更類似傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，而且提供了豐富的外圍模塊，如文件系統(tǒng)、TCP/IP接口模塊、POSIX兼容接口模塊等。根據(jù)筆者的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，eCos操作系統(tǒng)在一定程度上可以用來替代傳統(tǒng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。
　　
　　3．新型實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。主要包括uC/OS-II、ThreadX等操作系統(tǒng)，它們的出現(xiàn)，填補(bǔ)了RTOS操作系統(tǒng)市場(chǎng)的中低端市場(chǎng)，給廣大嵌入式產(chǎn)品開發(fā)者提供了性價(jià)比較高的選擇。
　　
　　4．本地實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。近幾年，中國(guó)也有廠商開始提供自主研發(fā)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，典型的有Hopen和Delta操作系統(tǒng)。這些產(chǎn)品已經(jīng)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品和軍工領(lǐng)域中得到了一些應(yīng)用。
　　
　　通過上面的介紹可以看到，嵌入式操作系統(tǒng)市場(chǎng)中存在各種產(chǎn)品可供選擇。嵌入式產(chǎn)品的種類豐富，需求多樣，不太可能出現(xiàn)類似PC那樣由一個(gè)操作系統(tǒng)?霸天下的狀況。