如果說芯片行業(yè)的硬件正在以晶體管密度每兩年翻一倍的步伐前進(jìn),那么軟件行業(yè)也有自己的戰(zhàn)斗口號,那就是將軟件生產(chǎn)力翻倍。在波士頓舉行的2005年嵌入式系統(tǒng)會議(ESC)上,從Accelerated技術(shù)公司到Xilinx公司等供應(yīng)商發(fā)布了其在軟件開發(fā)前沿所取得的進(jìn)步。

“當(dāng)我們首次試圖以嵌入式處理器而不是可編程邏輯向嵌入式領(lǐng)域介紹我們的FPGA時,卻因?yàn)檐浖_發(fā)工具的問題陷入了困境?！盭ilinx公司的一位營銷經(jīng)理Tim Erjavec表示。在ESC會議上,工程師們試驗(yàn)了Xilinx公司專為用于Virtex-4 FPGA平臺的PowerPC和MicroBlaze處理器而準(zhǔn)備的開發(fā)包。這個今年9月開始付運(yùn)的開發(fā)包包括一個開發(fā)板、一個嵌入式工具套件、一個內(nèi)電路仿真器、一些參考設(shè)計以及超過60個IP內(nèi)核。據(jù)Erjavec介紹,這款售價不足1000美元的開發(fā)包包含一系列可提升軟件生產(chǎn)力的工具,從向?qū)У较吕藛我约耙粋€基于Eclipse平臺的完整集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。

在過去二十年間,FPGA主要在水平方向上取得發(fā)展,通訊是其主要的垂直市場。現(xiàn)在,Xilinx及其伙伴正在創(chuàng)立一些特定類型的IP,以期能夠幫助制造商在汽車和醫(yī)療系統(tǒng)等處于上升趨勢的市場上取得成功。

Accelerated技術(shù)公司是明導(dǎo)資訊的子公司,其營銷主管Robert Day認(rèn)為,Actel、Altera和Xilinx公司的“軟”處理器在編程時所需的軟件開發(fā)工具已經(jīng)取得了長足進(jìn)步,以至于現(xiàn)在工程師們已經(jīng)獲得了一個“只要努力就可以使它們有效工作的機(jī)會”。

在ESC展會上,Accelerated技術(shù)公司展示了一款被稱為Nucleus的小占位空間的實(shí)時操作系統(tǒng),可以在Xilinx軟核以及Altera公司的Nios軟核上運(yùn)行。運(yùn)行于Eclipse平臺上的Nucleus開發(fā)工具可以替代FPGA制造商提供的各種基于Eclipse的IDE,這也使得設(shè)計小組能夠根據(jù)需要把不同制造商提供的工具作為Eclipse平臺的插件使用。

Day估計,板上帶有軟處理器內(nèi)核的FPGA中約有半數(shù)使用操作系統(tǒng)(OS)來管理并發(fā)任務(wù),而用于順序進(jìn)程的FPGA則不需要OS。EE Times的調(diào)查結(jié)果表明,約60%的嵌入式開發(fā)工程師表示他們計劃在其下一款設(shè)計中使用FPGA,而其中約40%的開發(fā)人員也表示他們正考慮使用FPGA上的軟處理器。

“簡單相乘就可以得知,參加問卷調(diào)查的設(shè)計人員中約有25%或許會在其下一個嵌入式設(shè)計中選擇軟處理器內(nèi)核?！盌ay說。

Eclipse贏得廣泛支持

Eclipse平臺(數(shù)年前由IBM轉(zhuǎn)交給名為Eclipse基金會的開放源代碼組織)目前作為一種編譯器、編輯器、調(diào)試器以及其它軟件開發(fā)工具的插件,正在嵌入式領(lǐng)域獲得發(fā)展動力。在過去一年中,風(fēng)河系統(tǒng)公司已經(jīng)將其IDE從專有用戶接口和平臺轉(zhuǎn)移到 Eclipse。包括Accelerated科技、Altera、TI和Xilinx在內(nèi)的許多公司也將Eclipse平臺作為自身工具的基礎(chǔ)。

諾基亞最近宣稱將引領(lǐng)開發(fā)面向移動Java開發(fā)工具的Eclipse框架,在為移動環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)提供完整Java支持工具的努力中貢獻(xiàn)自己的工具。

Green Hills軟件公司是Eclipse基金會最主要的一名不合作者,該公司在ESC會議上展示了其作為Eclipse平臺插件的C和C++編譯器,但不包含調(diào)試器和其它關(guān)鍵軟件。Green Hills公司的創(chuàng)始人Dan O'Dowd一直都在批評Eclipse方法,早些時候曾稱其為“一種拼湊物”和“半成品框架”。

O'Dowd透露,他的公司之所以會支持Eclipse完全是由于消費(fèi)者的要求,這些消費(fèi)者希望能夠?qū)reen Hills公司的編譯器同他們已經(jīng)購買的基于Eclipse的插件集成在一起。

“我不確定Eclipse是否適合通用市場。現(xiàn)在可以看到的優(yōu)勢是它能夠使用許多第三方工具,但我一直懷疑這些工具是否有機(jī)會協(xié)同工作。我們現(xiàn)在可沒有扛起支持Eclipse的旗幟?！監(jiān)'Dowd說。

推進(jìn)中的中間件

實(shí)時軟件供應(yīng)商Quadros系統(tǒng)公司在ESC上公布了一個面向家庭通用即插即用(UpnP)連接的軟件開發(fā)包。該公司的營銷主管Stephen Martin表示,Quadros是業(yè)界首批提供UPnP開發(fā)軟件的軟件公司之一,目標(biāo)客戶主要是提供消費(fèi)類電子、安全系統(tǒng)以及計算機(jī)外設(shè)的供應(yīng)商。UpnP軟件可以使設(shè)備在無需用戶干預(yù)的情況下通過有線或無線方式加入網(wǎng)絡(luò)。

Martin介紹,以往會自行開發(fā)軟件的大型消費(fèi)類電子公司正在日益轉(zhuǎn)向外部供應(yīng)商?！靶袠I(yè)目前的狀況是:以更短的上市時間和更小型的設(shè)計團(tuán)隊制造更為復(fù)雜的系統(tǒng)。他們不得不構(gòu)造支持所有標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、I/O以及應(yīng)用的系統(tǒng)。所以,他們會需要我們這樣的公司。”他說。

圖1: 超過40%的嵌入式開發(fā)者希望使用FPGA

這也意味著像Quadros(其核心能力體現(xiàn)在小占位空間的實(shí)時OS中)這樣的公司必須整合更多的軟件層,從而將USB驅(qū)動器、硬件安全以及文件系統(tǒng)(寫入閃存和其它形式的嵌入式存儲器)集成在一起。Quadros公司目前擁有十幾位工程師,在開發(fā)項目,并正在就UPnP軟件開發(fā)包項目與更多的軟件公司發(fā)展合作關(guān)系,其中包括設(shè)備驅(qū)動器供應(yīng)商Intelligraphics公司。

美國軍方和大型國防工程承包商正在推動為戰(zhàn)場聯(lián)網(wǎng)建立軟件標(biāo)準(zhǔn),其部分原因是希望通過現(xiàn)有的商業(yè)產(chǎn)品贏得成本效益。

“軍方有發(fā)展統(tǒng)一全球數(shù)據(jù)空間的愿景,”中間件供應(yīng)商RTI公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略主管Pauline Shulman表示。面對從PDA到地面交通工具的各種系統(tǒng),五角大樓的目標(biāo)是使用相同的數(shù)據(jù)集在“全球信息網(wǎng)”中創(chuàng)立“群中群系統(tǒng)(systems of systems)”。

“發(fā)布/訂閱”網(wǎng)絡(luò)

RTI公司已經(jīng)開發(fā)了允許這些系統(tǒng)加入“發(fā)布/訂閱”網(wǎng)絡(luò)的中間件專有技術(shù)。在這種網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)一個智能傳感器或系統(tǒng)宣布其發(fā)布某些特定形式數(shù)據(jù)的意向時,其它傳感器(或系統(tǒng))就會宣布其訂閱意向。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分布服務(wù)技術(shù)(最早由斯坦福大學(xué)的機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開發(fā))現(xiàn)在被應(yīng)用在各種包含了眾多節(jié)點(diǎn)的對等網(wǎng)絡(luò)中,如英國的火車系統(tǒng)、空中交通控制系統(tǒng)以及戰(zhàn)艦系統(tǒng)。日本的Omron公司已經(jīng)開發(fā)了一套智能交通信號系統(tǒng),這套系統(tǒng)使用了發(fā)布/訂閱網(wǎng)絡(luò)來調(diào)整東京公路網(wǎng)絡(luò)的交通信號時序,目前已經(jīng)部署在東京各地,Shulman介紹。

RTI公司在本次會議上宣布已從4TEC BV公司那里獲得了名為SkyBoard的IP。SkyBoard從字面上傳達(dá)了“天空中的白板”這一概念。

正如以家庭為中心的UPnP標(biāo)準(zhǔn)意在使家庭用戶能夠簡單地把攝像機(jī)和顯示器接入家庭網(wǎng)絡(luò)一樣(之后再拔掉),SkyBoard技術(shù)允許更大型的網(wǎng)絡(luò)隨著設(shè)備的加入和離開不斷發(fā)生改變。

“這個目標(biāo)并不容易達(dá)到?！盨hulman認(rèn)為,“發(fā)布/訂閱是一種靈巧的信息中繼方式。這種對等網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)是如何在實(shí)時情況下保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)?！?

另一家進(jìn)入中間件領(lǐng)域的公司是Enea嵌入式技術(shù)公司,該公司以O(shè)SE實(shí)時操作系統(tǒng)而聞名。Enea公司推出了名為Element的中間件產(chǎn)品,可以確?？缭蕉嗖僮飨到y(tǒng)和處理器的應(yīng)用能夠可靠地工作。

Enea公司戰(zhàn)略聯(lián)盟主管Anders Flodin介紹,思科、惠普和IBM等大型計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)公司已經(jīng)為用于高可用性的系統(tǒng)開發(fā)出了專有的中間件。而售價大約7.5萬美元的Element則把這種能力帶入了商業(yè)市場,為系統(tǒng)供應(yīng)商制造蜂窩基站、醫(yī)療電子網(wǎng)絡(luò)以及其它的“群中群系統(tǒng)”創(chuàng)造了條件。

“迄今為止,嵌入領(lǐng)域內(nèi)存在許多的中間件產(chǎn)品?！盕lodin說。他強(qiáng)調(diào)在向嵌入市場提供中間件方面,Enea公司正在同Clovis和GoAhead等公司競爭。隨著OEM逐漸將工程資源集中于自己的增值軟件上,它們越來越趨向于購買而不是構(gòu)建中間件。Element中間件的工作量達(dá)到40人年,代碼量達(dá)到了50萬行。

“各家公司都在試圖找到自己的增值點(diǎn)。對于非核心的其他部分,他們希望能夠通過購買更多的商業(yè)化軟件來與競爭者分?jǐn)偝杀尽！盕lodin說。

作者:來大偉