應用開發人員不需要每次都對他們編寫的一項應用進行重復的勞動。工具和應用開發架構已獲得了長足的發展，以至于應用開發人員能夠集中精力創造他們的附加價值，而不需要擔心底層的應用架構和細節。那么嵌入式系統的開發是否也朝著同樣的方向發展？ 開發人員需要利用有限的時間和/或資源來創建硬件/軟件解決方案，這是存在的情況；開發人員應該將時間和精力集中在創造產品的附加價值方面，而不是底層的細節。 嵌入式軟件開發的發展歷程 回顧過去的幾年，嵌入式系統通常是由工程師自行利用匯編語言設計，并且在定制硬件上運行，不需要任何通信技術或安全架構（時代已經改變！）。這些系統會像獨立設備一樣運行，在許多情況下甚至不用操作系統的支持；事實上，這些系統只會運行一個專用的單任務或進程（現在的設備當然也是如此），開發人員將負責系統的每個方面、系統與底層硬件的互動以及用戶的輸入和輸出（若有必要）。設備的每個方面都需要由開發人員進行編碼。一般來說，應用開發人員必須非常熟悉底層硬件，而且或許還曾經參與硬件的設計。 隨著時間的推移，開發人員不再使用匯編語言自行設計操作系統程序，他們改用C/C++等高級語言或利用軟件庫開發字符串處理、文件I/O、圖形、音頻和視頻等常用的軟件。許多知名的軟件開發工具都提供軟件庫以協助應用軟件開發，如Borland OWL和Microsoft Foundation Classes （MFC） 就是應用開發軟件庫的很好例子，它們讓開發人員擺脫操作系統API的糾纏，并且提供各種函式和類別來支持常見的程序設計工作。我們可以將這些軟件庫視為操作系統和應用軟件之間的中介層，但在許多情況下應用開發人員仍然需要控制對象的生命周期、線程和內存管理。 許多應用開發軟件庫其實就是應用軟件和底層操作系統之間的中介層，而許多軟件庫還提供原代碼以方便設計人員了解軟件庫的工作方式，并通過檢查源代碼來確定軟件庫調用本地操作系統API的速度有多快。應用開發軟件庫提供原代碼的另一優點是設計人員可借此擴大軟件庫功能。只要將應用開發和操作系統抽象模型往前推進一步，我們就能得到 （在多數情況下） 與操作系統和處理器無關的應用開發模型，Java和.NET就是很好的例子。在這個模型里，應用開發人員與底層操作系統的距離會更遠，對象生命周期是由應用軟件的運行時間環境（JVM或.NET運行時間）、類別、對象、事件，以及與底層操作系統API沒有多大關系的方法來處理的。從C/C++轉向管理應用開發將帶來更多好處，這就像應用開發人員從匯編語言轉到C/C++語言后，就能加快產品開發的腳步一樣。 底層硬件的抽象化是將應用軟件開發從匯編語言通過C/C++轉換到管理應用開發環境的附帶效果之一。應用開發人員多半不需知道硬件細節，硬件抽象層則可搭配設備驅動程序將應用軟件與實際硬件隔開。例如，一個串行端口可能作為UART或FPGA來執行，但這些硬件的相關問題都由驅動程序負責處理，應用軟件只需要使用串行端口即可，完全不需要知道它的硬件細節。圖形、音頻和許多其它外圍設備也是如此。 嵌入式操作系統的選擇非常重要 但這與嵌入式操作系統的發展有什么關系呢？ 嵌入式設備的開發人員可以選擇所需的設備開發工具和操作系統。在選擇硬件、操作系統 （如果需要）和應用開發工具時，需要進行一個平衡。相關因素可能很復雜，決策過程當然是以商業和技術考慮為主，但最后多半仍然以時間、資源和成本為重點。凡是能減少時間、資源或成本的做法對于您的應用開發計劃都有好處。 您的嵌入式系統價值在那里？是運行設備的用戶界面、應用軟件、程序或服務，還是為設備傳送和接收數據的服務器？大家都知道研發人員應該將時間用于增加產品價值的應用軟件和技術上，但線程管理、內存管理、網絡堆棧、媒體播放器、網絡瀏覽器和各種服務器技術該怎么辦？這些技術通常是由操作系統提供，您的研發團隊是否應以數月的寶貴時間開發出一套比市場上TCP/IP協議堆棧小5kb和快10%的TCP/IP協議堆棧？或是將時間用于更新操作系統的網絡服務，以便符合最新的規格？ 問題在于讓您的研發團隊將時間用于編寫、開發、測試和維護操作系統層級的軟件組件是不是一種好的做法？答案或許不是！ 一個必須回答的問題是：“發展嵌入式系統時，我要將時間和資源用在什么地方？”這個看似簡單的問題當然有很多答案。我們可以將時間用于硬件方面，或許為了您的嵌入式系統編寫硬件抽象層代碼（如果需要）、以構建操作系統基礎架構代碼和其它低水平的支持代碼，或者您的團隊也會將時間用于高水平、定制的最終用戶體驗方面，并將您的產品特定的知識產權添加到現有的操作系統中。 希望您能看到應用開發技術進步和嵌入式系統設計與發展方向之間的相似處。 有多種操作系統可以選擇。或許您在使用幾年前開發且在不斷發展的自主開發的操作系統，或許您正在使用一個商用“臺式”操作系統、一個商用嵌入式操作系統，或者在使用一個開放資源的操作系統。無論是哪種情況，您都要做出許多評估才能為您的嵌入式設備找出最合適的操作系統。評估內容包括程序大小、處理器支持、本地硬實時支持、硬件設備支持的范圍 （或參考硬件）、源代碼存取，以及是否有開發商和合作伙伴可以幫助您進行嵌入式系統的開發。 上市時間越來越重要；加快上市時間的方法之一是將時間用于提高設備的附加價值部份。但是操作系統要怎么辦？嵌入式操作系統有各種不同的類型和大小，有些操作系統僅提供原代碼，研發人員必須先建立一套工具鏈，然后才開始發展設備；還有些操作系統則提供完整的操作系統鏡像文件，研發人員可直接開發應用軟件。前者讓您將寶貴的人力和時間浪費在操作系統和工具鏈的建立及配置，后者才能加快設備的開發和上市時間。 讓我們分析兩種選擇，第一種是使用市場上銷售的操作系統和現成的參考電路板（畢竟人們早就在發展以CPM/80、MS-DOS、OS/2和Windows 3.x到Windows XP為基礎的嵌入式設備）。這種做法的優點是讓您得到操作系統的所有功能，只需把您的應用、服務和驅動程序加在操作系統之上就算大功告成。這種做法的缺點同樣是讓您得到操作系統的所有功能，這表示您的操作系統會比您所需還要龐大，其中包含許多您的嵌入式系統不會用到的功能（媒體播放器、網絡瀏覽器、網絡功能等），而且無法針對嵌入式系統應用進行定制（例如只能從只讀媒體引導）。 第二種選擇是使用一個能夠進行定制、可滿足您的嵌入式設計需要的操作系統，您可把它稱為一種組件化的操作系統。或許閃存引導能力、快速引導時間、支持多種處理器架構、本地硬實時支持和程序大小等對于您的設計都很重要。除此之外，還有許多其它理由讓功能完整的臺式操作系統或服務器市場專用的操作系統不適合您的嵌入式設備。或許能夠提供設備相關功能的操作系統正是滿足各種嵌入式系統市場需求的理想選擇，微軟的Windows CE和Windows XP Embedded就是組件化嵌入式操作系統的最好實例，它們可以通過所支持的處理器、硬件、實時、網絡和媒體技術彼此互補搭配。 定制不表示您一定要花很多時間或克服許多困難才能完成操作系統配置以滿足您的設備需求。典型的Windows XP Embedded設計從概念到交貨通常僅需12-14周。 Windows XP Embedded如何發揮威力？ 安裝Windows XP Professional SP2大約需要1.5GB的硬盤空間。這是因為Windows XP是一種通用臺式操作系統，支持廣泛的硬件設備（不是即插即用！）和最終用戶應用軟件。微軟還為嵌入式系統提供專用的Windows XP Professional SP2操作系統，稱為Windows XP Embedded。這套組件化操作系統大約能分割為12,000種軟件組件、9,000個驅動程序以及3,000種系統功能。嵌入式系統開發人員可選擇嵌入式設備所需的個別組件或技術。通過這種方式，您不用安裝整套操作系統就能得到網絡、多媒體和安全功能的所有最新優點。 Windows XP Embedded和Windows XP Professional一樣，都是使用以x86處理器和PC架構為基礎的硬件電路。當然，它們引導媒體的要求完全不同。Windows XP Embedded可從網絡（PXE引導t）、光盤（El-Torito）、閃存或硬盤進行引導。由于操作系統已經組件化，您可以選擇適當的程序大小來滿足設備的需求。 廣泛的硬件和軟件支持是使用Windows XP Embedded操作系統的優點之一，只要操作系統鏡像文件包含適當的操作系統依賴性，任何能在Windows XP上運行的驅動程序就能在Windows XP Embedded上運行。就此而言，依賴性是開發人員必須考慮的重要問題之一。 您在建立嵌入式操作系統鏡像文件時或許已經知道您的用戶界面、應用軟件和服務都要依賴特定的操作系統功能，但增加這些功能和熟悉所有的操作依賴性卻需要很長時間。Windows CE和Windows XP Embedded所提供的工具都包含許多操作系統功能（稱為組件），這些組件含有所需的依賴性信息。例如，假設您正在使用Windows CE，并想把80kb左右的HTTP Web Server加入操作系統。您只要從組件目錄把這個組件加入到您的工作區 （workspace），該組件的依賴性信息也會自動地進行添加。 使用組件、依賴性和操作系統配置模板就能迅速完成嵌入式操作系統的配置和測試。例如以x86為基礎的參考電路板可在30分鐘內完成Windows XP Embedded操作系統的配置、構建和引導。Windows CE Emulator或相關BSP所提供的Windows CE 5.0操作系統也能在30分鐘內完成配置、構建和引導。 我們看到應用開發人員可以通過各種應用開發工具和架構加速產品上市的時間，使用組件化的嵌入式操作系統也能將產品更快地推出。以小觀大，設計人員只要把最新的應用開發工具和程序架構以及最新的組件化嵌入式操作系統融為一體，必定能夠發揮出驚人的威力！