1 引言 TRON（The Real-time Operating system Nucleus）是一種在國內的知名度非常低的嵌入式實時操作系統，但是卻占據了全球微處理器操作系統市場大約60%的份額，這遠遠超過了Windows的普及程度。它已經安裝到了全球30億到40億臺電子產品當中，涉及從數碼相機、通信設備、媒體播放器到汽車電子等廣泛領域。主要用戶包括NTT DoCoMo、Toyota、Cannon、Ricoh、Panasonic、Sony、NEC、Toshiba、Hitachi、Fujitsu等國際著名企業，且已在其各自的領域使用了20年。本文簡單地介紹TRON的發展、結構及其典型應用等，希望能有助于推動其在國內的研究和應用。 2 TRON與T-Engine簡介 TRON是由日本東京大學Ken Sakamura教授于1984年提出的計算機操作系統規范，目的是構建一種理想的計算機結構，實現新的計算體系——泛在計算環境（Ubiquitous Computing Environment）。所謂“泛在計算環境”是指將微型計算機嵌入到日常生活中的所有機器、設備、工具中，通過網絡相互通信，協調運行，以實現高度計算機化的社會環境。為了使計算機嵌入到包括移動通信器等在內的各種機器中，需要這種計算機結構必須小型化并有很好的實時性能。為此，1984年Ken Sakamura教授提倡啟動了“TRON項目”。在這20年間，先后推出了ITRON（嵌入式系統實時多任務操作系統規范）、JTRON（Java與ITRON的混合操作系統規范）、BTRON（計算機及手機等終端的操作系統規范體系）、CTRON（以通信控制及信息處理為目的的操作系統接口規范）及TRON HMI（面向各種電子設備的人機界面標準）等規范。 TRON項目為了向世界推廣，一直采用自由開源、弱標準化的方針，也曾經出現過多種版本的開發環境及操作系統式樣。隨著嵌入式系統的高功能、網絡化、高度HMI化，軟件開發和調試都變得非常復雜。TRON相關軟件的可移植性、可重用性出現了問題。加之嵌入軟件開發技術人員嚴重不足，缺乏可以兼容的軟件中間件。 為了實現更為有效的實時操作系統的嵌入式計算結構，TRON項目啟動了T-Engine項目。T-Engine是為了在短時間內高效開發實時嵌入式系統而設計的，由標準化硬件結構（T-Engine）與標準開源實時操作系統核心（T-Kernel）組成的嵌入式系統的開放式標準平臺。 在T-Engine開發過程中，搭載的CPU為可變的，而規定了其他硬件結構規范、操作系統核心界面規范、對象數據格式規范等要素，使TRON在標準化的基礎結構上，具備充分的外圍資源及開發環境。這個開放式標準平臺結構的最大目標是將CPU從基礎結構中獨立出來，使在T-Kernel上開發的中間件可不依存于CPU結構而移植。 通過使用豐富的中間件，可以做到大幅度縮短應用系統開發時間及降低成本;通過使用高質量的硬件和軟件，可方便地進行調試;在小批量生產時可照原樣開發平臺;系統既穩定、尺寸又小，很容易使其直接成為產品，可在很短時間內投向市場。 為將T-Engine這種體系結構向世界推廣，使之成為一種國際標準，2002年成立了T-Engine論壇，目前已經在全世界擁有478家會員公司（截至2006年8月2日）。就連微軟也不敢小視，在2003年的年底，微軟也加入了TRON陣營，使Windows CE兼容TRON系統。由此，在計算技術向前邁出了一大步。 3 T-Engine基礎架構 3.1 T-Engine 硬件結構規范 按照應用和尺寸來劃分，如圖1所示，T-Engine硬件平臺可分為以下4大類。 [align=center] 圖1 T-Engine基礎架構示意圖[/align] （1） 標準T-Engine 這種開發硬件平臺面向于具有高級用戶接口的設備，例如有液晶屏和觸摸屏的便攜式信息設備。其具有如USB、串口等通用接口，還具有75mm×120mm的緊湊尺寸，不做修改即可直接應用于多種產品。 （2） μT-Engine （micro T-Engine） 這種微型開發硬件平臺面向于專門的設備控制，具有60mm×85mm的尺寸，沒有液晶屏和觸摸屏等用戶接口。常用于開發移動信息設備、家用電氣及計量測繪機器等。 （3） nT-Engine （nano T-Engine） 這種毫微型平臺用于驅動并控制照明器具、開關、鎖、閥門等小型設備，將這些節點組成實時網絡，構成泛在計算環境。 （4） pT-Engine（pico T-Engine） 這種微微型平臺是一種低功耗的超小型網絡節點，可以組裝到泛在計算環境的所有物品中來構建一個傳感器網絡。 3.2 T-Engine軟件結構規范 T-Engine的軟件環境主要包括T-monitor、T-Kernel、設備驅動、T-Kernel標準擴展、中間件和應用軟件這幾個部分。如圖1所示。 （1） T-monitor 作為啟動實時操作系統核心及支援調試的軟件。 （2） T-Kernel T-kernel是在標準T-Engine、μT-Engine上運行的開放式實時操作系統核心軟件。它有別于其他開源軟件的地方在于它是單一源代碼軟件，具有強標準化特點，這保證了其作為各種中間件發布的平臺。T-kernel的使用許可（T-License）還規定，T-kernel源代碼的改變和發布必須經過許可，用其開發的新產品的軟件不要求必須公開，這有別于GPL（General Public License）。使用T-kernel源代碼是不收版權費的，這樣就可以同時滿足產品低成本和保密的需要。 （3） 設備驅動 在T-Engine上搭載的設備驅動，規定了標準的API規范，用來針對各種硬件以實現軟件的硬件無關性。另外，為了便于開發新設備以及專用設備的驅動軟件，還將公開設備驅動的參考代碼。 （4） T-kernel標準擴展 T-kernel標準擴展是提供更高級的標準功能的自身擴展部分，使得T-kernel可以使用諸如內存管理、多任務管理、進程通信與同步、文件系統等多種高級功能。 （5） 中間件 在T-Kernel上運行的各種中間件，實現代碼的包括各種網絡用的協議堆棧、文件系統、日語處理、假名漢字變換、eTRON相關的安全軟件、GUI、語音處理、Java運行環境等。為了推動更多中間件的發布和保證它們的使用兼容性，T-Dist項目廣泛地公開和發布中間件的信息，并通過eTRON給出相應軟件列表。這樣就可大大地降低產品開發難度，減少產品開發周期。 （6） 開發環境系統 開發環境并沒有標準化，但為了確保軟件的兼容性，源代碼及二進制目標代碼以GNU C編譯器中的標準為參考。 4 TRON的應用和展望 T-Engine的設計目標就是隨時隨地的計算，組網的目的也是為了計算。它的這種泛在計算環境特性十分適合應用于智能家居。為了獲得舒適便利的居住環境，在住所安裝各種nT-Engine設備和pT-Engine傳感器，它們通過有線或無線的方式相互通信，構成大規模的分布式處理系統。光線弱的時候，光線傳感器將通知燈光控制器開啟照明;當氣溫不在設定的舒適范圍時，溫度傳感器將通知空調控制器開啟空調，同時還可以對空氣濕度、空氣質量等進行監控;當發生火災時，煙感等傳感器會通知發出報警信號，報告著火位置，并做出相應的處理，如開啟噴水消防管等。佩戴有電子標簽的人在室內活動可被完全監視，房門可自動開啟或禁入，鐘愛的音樂會自動響起，還可以通過聲音等方式直接控制各種家用設備。當人們離開家時，同樣可以通過通信網絡掌控家中的一切。 在工業上，TRON也有著廣泛的應用?；赥RON的泛在代碼標簽（Ubiquitous code tags），可作為RFID或超微型傳感器安裝在各種各樣的物體中。由于體積的限制，泛在代碼標簽存儲信息有限，大量的信息被存儲在網絡數據庫中;通過各種泛在通信器（Ubiquitous Communicator）讀取代碼標簽的身份信息;然后通過有線或無線網絡查詢分布式關系數據庫，獲取更詳盡的信息;通過地址協議、網關或高速緩存保證了查詢的高效性。除了如條形碼這種被動式的信息讀取外，泛在代碼標簽還可實現主動式的信息交互，在數據安全性和可操作性方面優勢明顯。這樣也就實現了實時的泛在身份（Ubiquitous ID）系統。這種泛在身份技術已經應用在食品追蹤系統中，利用它可以獲取食品在生產、加工、運輸、銷售和消費全過程的詳細信息，不僅可用來提高物流效率，還可有效地加強食品安全管理。TRON的架構特點及實時的優點使之成為連接虛擬信息世界和真實世界的橋梁。 5 結束語 TRON項目在Ken Sakamura教授領導下正在快速地推廣，日本、中國、韓國、新加坡、澳大利亞等國的很多企業和機構已經開展了T-Engine方面的研究和應用。在國內，東軟公司等企業已經在TRON基礎上開發汽車電子軟件;中科院也一直在使用基于TRON的嵌入式系統平臺開發圖像壓縮技術;北京大學開設了使用T-Engine開發板的嵌入式系統研發課程。隨著TRON在國內逐漸擴大影響，將會有更多企業和機構加入到TRON項目中來，市場上將會出現更多的TRON項目產品，對TRON的研究和應用也會逐漸升溫。