前言

在九年前，有谁想过在网际网路上发表的一套作业系统- Linux ，竟会对今日作业系统的发展有着重大的影响，而且拥有众多的支持者持续不断的开发各式各样的应用。 Linux作业系统是开放原始码(Open Source)概念下的一个产品，最初纯粹是由一群热衷电脑科技的电脑玩家，投入于Linux的持续研究与开发，但今天来看，在世界上却有数以万计的电脑工程师，不断地改善Linux，以及有组织地将其应用在商业性产品上。显然，Linux势必在未来几年内有更大的突破及更多的商业机会。

Linux在过去数年来，绝大部分应用在桌上型电脑及伺服器电脑，尤其在伺服器电脑领域上，占有重要的地位。随着网际网路蓬勃发展，资讯家电产品的概念也因应而生，因此，嵌入式系统也受到广大的注意，其成长潜力将远远超过一般人印象中的个人电脑及高阶伺服器产品。因此近年来有许多软、硬体厂商，将Linux应用在这些嵌入式产品上。

什么是嵌入式系统

首先，定义什么叫嵌入式系统。它是一个具有微处理器的硬体平台，可以执行特定的应用程式、完成特定的工作，亦即将特定的应用系统嵌入在特定的设备上，例如自动柜员机、工业控制器、电信交换机、POS系统等等都是，当然还包含更多样的产品。嵌入式系统的市场里，并非最近才开始，早在微处理器发明之时，它就已经应用于多种产品上，其时间远超过个人电脑的历史。

早期的嵌入式作业系统，例如：VxWorks, pSOS, Nucleus, Supertask等等，都是专属性的架构设计，其存在的时间大部分都超过大家所熟悉的Windows及DOS作业系统，也各自在嵌入式市场占有一片天地。这些系统由于都是专属的架构，在开发成本及维护成本上较为昂贵。且由于各家系统互不相容，无法共用资源，也因此造成开放性架构的Linux能够受到嵌入式市场的青睐。各家厂商能够以最少的成本使用大众的资源来完成各种商业化的嵌入式产品。这些嵌入式产品的应用可分为以下几类：

● 网际网路产品：Router, Modem, Switch, Gateway等

● 电信市场产品：IP Phone, VoIP Gateway, 交换机等

● 工业控制及自动化产品：嵌入式控制器，机台设备自动化等

● 家庭自动化产品：Set-Top-Box, 保全系统，资讯家电等

● 办公室应用产品:Webpad, Thin Client, Windows Based Terminal等

● 消费性电子产品：PDA, 行动电话，游戏主机，扫描器，印表机等

● 交通运输控制系统：车载电脑，雷达控制系统，GPS定位系统等

● POS系统产品：自动柜员机，收银机，读卡机，手持式扫描器​​等。

这些嵌入式的产品随着科技的不断进步愈来愈受重视，也将为许多厂商带来无限的商机，就连一向是老大心态的微软亦不得不投入大量的资源，开发嵌入式的Windows作业系统。这也是Linux切入作业系统市场，以对抗微软独霸的最佳战场。

Linux 的应用

由于Linux是开放性的架构，大家都可以根据系统的需要自行修改，因此有许多工程师透过Linux 的模组化及修改，将这个作业系统应用在数以千计的硬体平台上。从小到掌上型使用的装置(如PDA, Hand-Held device)，大到以cluster-based 的超级电脑。 Linux 作业系统之所以能这么快速发展，完全是因为它的开放原始码的做法。这使得那些要将Linux 应用在不同领域的开发者，能够取得Linux 的原始码，作适当的修改，以适用在不同类型的产品。Linux 之所以能够容易修改，也是因为这个作业系统本身的设计就非常的具有弹性，且能够允许程式开发者在Linux 的核心，增减所需的功能。相较于专属的作业系统，往往迁就于原厂的许多特殊因素而无法快速反应客户的需要。

嵌入式的系统为何使用Linux

执行特定功能的智慧型系统，已被广泛地应用在操作介面、监控、通讯、及控制系统，为了符合这些应用，一个功能强大及好用的作业系统是需要的。像这些系统需要一些先进的功能，例如：高解析及使用者操作的图形介面(GUI)、TCP/IP 的网路功能、稳定但可替换的低耗电flash 记忆体、支援32-bit CPU、使用大量的记忆体阵列等等。考虑到新硬体的开发速度，以及旧硬体的淘汰速度。你会发现，这两个因素对一些商业化的RTOS而言会是一大挑战，去开发新硬体所需的驱动程式，对商业化的RTOS 而言，跟上硬体开发的速度会是一大负担。那自己独立去开发原始码或是采用一个专属的作业系统，就不是一个正确的选择。

因此，在有限的选择之下，嵌入式系统的开发者发现他们面临了一个进退两难的局面。一方面，今日的智慧型嵌入式系统常常会使用最新的硬体原件及chipset。而这些硬体原件及chipset往往只有在像 Windows 这样的作业系统支援它们。另一方面，嵌入式系统要求一个非常可靠(不会当机，不需照顾)，再加上可以自由修改的作业系统，来符合特殊应用的需求。所以，问题是，一般用途的作业系统 (如Windows) 并不符合需要单一特别功能的嵌入式系统的需求。然而那些为嵌入式系统所设计的RTOS，又因为无法支援足够的硬体，使得这些系统开发者在选用所需的作业系统时伤足了脑筋。这也是Linux 最近被广泛地应用在嵌入式系统的主要因素，Linux 的广大资源及开放原始码，俾使Linux 作业系统能够很快地跟上科技进步的脚步，支援各式各样的硬体原件及chipset。

那Linux 会不会像Windows一般，需要大量的系统资源？不像Windows一样，Linux 继承了模组化，它可以很轻易地将作业系统缩小，小到甚至可以放在一片软碟片中。更进一步，因为Linux 的核心程式码是开放的，所以系统开发者可以依据嵌入式系统所需的独特功能，来修改Linux 的核心。

使用哪一种Linux？

因为Linux 的开放性，使得在网路上你可以取得许多不同版本的Linux。有些Linux 发行版本，是专门为「Thin Server」或「Firewall」所设计的，有些具备即时性(Real-Time)的功能，有些Linux 发行版本的大小特别小，也有些Linux 是针对非x86 的CPU ，如PowerPC、RISC、68xxx、以及其他等等。

所以，要决定使用哪一个Linux 发行版本，当然是依据你嵌入式系统所需的功能。首先，要了解虽然Linux 有许多发行版本，但是他们大部分都包含了原始的Linux 核心、一些Linux 常用的工具、以及一些常用的程式。虽然Linux 可以是免费的，购买一个「商业用」的 Linux 发行版本，还是有一些好处如下：

●Linux自动安装工具，使得使用者能很容易设定及安装他所想要的Linux。

●各种Windows-like GUI，它们有不同的大小、外表、功能，可以应用在不同的嵌入式系统。

●能够支援嵌入式系统及即时性系统的指定需求，(例如支援特殊CompactPCI的硬体平台)。

小型化Linux (Small footprint Linux)

Linux 应用在嵌入式系统时，最负挑战的工作，就是如何缩小Linux 的大小，使得Linux能在最小需求的RAM/ROM及运算能力下执行。嵌入式的作业系统，可能会从一个DiskOnChip 或Compact Flash 上开机，或是在没有键盘及萤幕下开机，又或是透过Ethernet网路，从远端的装置载入应用程式。目前已经有许多小型化Linux 的资源存在网际网路中，这些特定应用导向的Linux 发行版本，常被拿来设定成以下的用途；如Router、Firewall、Internet/Network装置，网路伺服器及闸门(Network Server and Gateway)。

嵌入式Linux系统解决方案的主要提供者

由于Linux是开放原始码下的一个产品，任何人及公司都可以网际网路上下载原始码，来修改及整理发行自己的版本，因此市场上充斥着各式各样的Linux解决方案。各位在开发​​嵌入式系统时，如何选择可靠及稳定的Linux，便是一个重要的关键。以下列举几个在国际上具知名度，且专注在嵌入式Linux应用的厂商。

Lineo

推出Embedix 系列的产品，产品包含有GUI、Browser,、SDK开发工具，及支援各种不同CPU的Linux。 Lineo公司并于近半年来购并了六家嵌入式Linux的专业公司，这些包含有Zentropix、Rt-Control、USE、Moreton Bay、FirePlug及INUP等公司。提供的技术有Hard Real Time、uClinux支援MMU-less CPU、 VPN Router、Firewall伺服器、Compact PCI Cluster以及porting Linux的专业技术及经验等。 Lineo公司整合这六家公司，不但能够提供嵌入式系统的全方位解决方案，并能达成全球支援与服务的目标。Lineo公司也于今年初与台湾的OEM厂商策略联盟，这些厂商包括：宏碁、华宇、仁宝、神达、大众、亚瑟等集团公司。此外，Lineo公司在美国与Motorola及AMD等公司策略合作，支援其主要的CPU产品，提供其OEM客户的Linux解决方案及专业服务。在日本市场上，Lineo公司与Hitachi共同合作开发Hand-held设备的Linux解决方案，提供其CPU客户的完整解答。

Monta Vista

推出Hard Hat Linux、ViewML Browser、Soft real time scheduler等产品，其产品可支援多种不同的CPU。 Monta Vista也提供一些Linux开发工具及Porting pSOS 应用程式到Linux平台的专业系统服务。 Monta Vista也于今年九月陆续得到资金的投入，进一步扩大公司规模。

LynuxWorks

LunuxWorks最早之前拥有自己的专属作业系统LynxOS，并在上面开发Linux的API。为了因应Linux的潮流，该公司推出BlueCat Linux进入嵌入式Linux的应用市场，此外也提供BlueCat CDT开发工具提供系统开发者应用，BlueCat Linux主要支援的CPU为X86及Power PC等。该公司也于近日内购并了同样是Linux系统的专业公司ISDCorp。

Infomatec

Informatic公司以压缩技术为主,整合支援xICA及xRDP,成功地将Linux缩小，应用于Thin-Client、Windows-Based-Terminal及Web Pad等产品。此外，Infomatec的主要业务将以系统整合商的角色提供业界Turn-key solutions。

除此之外，国内是全球电脑产品的生产重镇，许多OEM/ODM的制造商，为了维持高成长与获利，渐渐重视软体的价值，投入许多资源在开发嵌入式的应用系统，例如：资讯家电的产品等。因此，国内渐渐有许多软体厂商投入嵌入式Linux的怀抱，例如：网虎、新网趋势、腾研、鑫​​景、文佳、百资等公司。这些疯狂拥抱的现象亦可由这次的Linux World Trade Show在台北举办可看出端倪。 (作者为嵌入式Linux系统资深工作者)