Espruino？Arduino

？micro Python？Segger embOS？MicriumuC/OS-II？以及在uC/OS-II和uC/OS-III之間又有什麼區別呢？究竟該采用初始成本較低的開源架構，還是選擇需要支付前期費用的商業解決方案，來加速你的設計過程呢？

　　

 

在本文件中，將“軟件構架”解釋為“編寫軟件的一種特定方式”。例如
，Arduino提供編寫程序代碼的一種特定方式
，允許軟件的片段可以跨越多個項目被重新使用。

　　

軟件架構是由幾個不同的部分所組成，並由以下組件所定義：程序語言、應用程序編程接口（API）
，以及某些工具集的連接。例如，像是在Arduino和Espruino的案例中
，軟件架構可以被緊密地連接到工具，或是像在Micrium和FreeRTOS的案例中則是會被分離。

 

 

因此
，該如何選擇一個軟件架構呢？首先，我們需要對一些名詞解釋的更明確一點
，我們已經開始提到操作係統（OS）這(zhe)個(ge)名(ming)詞(ci)。你(ni)真(zhen)正(zheng)需(xu)要(yao)寫(xie)的(de)是(shi)可(ke)以(yi)執(zhi)行(xing)你(ni)的(de)特(te)定(ding)要(yao)求(qiu)的(de)程(cheng)序(xu)代(dai)碼(ma)，這(zhe)些(xie)程(cheng)序(xu)代(dai)碼(ma)將(jiang)可(ke)以(yi)把(ba)你(ni)的(de)產(chan)品(pin)與(yu)其(qi)他(ta)產(chan)品(pin)區(qu)分(fen)出(chu)來(lai)。但(dan)是(shi)，你(ni)仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)依(yi)靠(kao)軟(ruan)件(jian)的(de)其(qi)他(ta)部(bu)分(fen)，像(xiang)是(shi)ADC的驅動程序或SD卡的文件係統棧。這些軟件的部分通常被稱為軟件構件。

　　

在zai此ci用yong一yi個ge比bi較jiao實shi質zhi的de比bi喻yu方fang式shi，你ni可ke以yi想xiang象xiang你ni的de軟ruan件jian構gou件jian就jiu像xiang是shi磚zhuan塊kuai

，然ran後hou把ba操cao作zuo係xi統tong視shi為wei水shui泥ni。在zai操cao作zuo係xi統tong中zhong定ding義yi了le磚zhuan塊kuai的de形xing狀zhuang，以yi及ji它ta們men將jiang如ru何he與yu其qi他ta的de磚zhuan塊kuai互hu動dong
，因yin此ci當dang你ni添tian加jia更geng多duo構gou件jian到dao軟ruan件jian之zhi中zhong時shi，他ta們men將jiang可ke以yi繼ji續xu完wan美mei地di協xie同tong工gong作zuo。這zhe聽ting起qi來lai相xiang當dang不bu錯cuo，但dan你ni真zhen的de需xu要yao一yi個ge操cao作zuo係xi統tong嗎ma
？增zeng加jia操cao作zuo係xi統tong也ye帶dai來lai了le額e外wai的de負fu荷he，它ta將jiang會hui消xiao耗hao數shu千qian字zi節jie的de閃shan存cun
，為wei事shi件jian的de響xiang應ying增zeng加jia了le延yan遲chi的de時shi間jian
，並bing且qie還hai需xu要yao花hua費fei些xie許xu的de時shi間jian學xue習xi如ru何he在zai操cao作zuo係xi統tong環huan境jing中zhong編bian寫xie程cheng序xu。

　　

決定采用哪個軟件架構，將會決定你的想法是否可以按時間、按預算地推動，或是將你的投資放在風險之中。

　　

一般的經驗法則是
，如果你的目標閃存容量是128 KB或更高，並且或是需要通訊功能
，便需要一些棧（USB、以太網絡
、SDIO、CAN
、Wi-Fi、BLE）
，長期來看
，你最好還是使用操作係統。

　　

在操作係統中最重要的其中一件事情便是調度程序（scheduler）。調度程序是用在為可能會爭奪相同資源的不同任務
、分配資源和處理時間的組件。在一般情況下，調度程序有兩種作業的方式，而這正是“實時”在實時操作係統（RTOS）的(de)意(yi)義(yi)所(suo)在(zai)。實(shi)時(shi)意(yi)味(wei)著(zhe)在(zai)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)
，會(hui)有(you)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)任(ren)務(wu)將(jiang)會(hui)被(bei)執(zhi)行(xing)。假(jia)設(she)你(ni)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)你(ni)需(xu)要(yao)處(chu)理(li)的(de)射(she)頻(pin)封(feng)包(bao)，無(wu)論(lun)你(ni)的(de)設(she)備(bei)目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)做(zuo)什(shen)麼(me)事(shi)
，實(shi)時(shi)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)會(hui)先(xian)離(li)開(kai)它(ta)目(mu)前(qian)所(suo)做(zuo)的(de)任(ren)務(wu)，先(xian)完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)個(ge)高(gao)優(you)先(xian)等(deng)級(ji)的(de)任(ren)務(wu)。這(zhe)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)行(xing)為(wei)在(zai)處(chu)理(li)器(qi)的(de)利(li)用(yong)上(shang)並(bing)不(bu)是(shi)最(zui)有(you)效(xiao)率(lv)的(de)方(fang)式(shi)
，但(dan)例(li)如(ru)在(zai)馬(ma)達(da)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)，它(ta)在(zai)通(tong)訊(xun)棧(zhan)與(yu)應(ying)用(yong)中(zhong)最(zui)需(xu)要(yao)重(zhong)視(shi)的(de)便(bian)是(shi)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)的(de)議(yi)題(ti)。

 

 

舉例來說
，如果你已經想通了是否需要采用實時操作係統，並開始組建軟件需求。你可能知道，你需要一個USB棧和以太網絡棧，搭配外部MAC/PHY驅動程序來一起將設備連接到互聯網。但是，你該從哪裏開始呢

？你真的隻需要為你首選的微控製器下載最新的FreeRTOS模板，並繼續下載開源軟件並放到裝置中就可以了嗎？或者你隻是需要去找有你所需軟件的商業供貨商
，並獲得完整的軟件組合？

　　

為了做出更明智的決定
，我們經常談論要給選定的解決方案一個總體擁有成本（TCO）的概念。所謂的總體擁有成本包含的不僅是你為軟件付出的貨幣價值
，還包括花費在尋找解決方案、組裝不同的構件，並將不同的構件整合到你的項目，以及開發
、測試和生產的工作時間。

　　

在一般情況下
，我們看到的是商業解決方案的總體擁有成本（TCO）
，將jiang比bi自zi己ji組zu建jian開kai放fang原yuan始shi碼ma組zu件jian的de解jie決jue方fang案an要yao來lai的de更geng低di一yi些xie。但dan既ji然ran是shi商shang業ye解jie決jue方fang案an便bian涉she及ji到dao初chu始shi成cheng本ben

，這zhe些xie廠chang商shang通tong常chang要yao求qiu在zai使shi用yong解jie決jue方fang案an的de前qian期qi
，取qu決jue於yu你ni所suo需xu要yao的de組zu件jian，便bian必bi須xu先xian支zhi付fu1萬到10萬美元之間的費用。在另一方麵，下載FreeRTOS並開始組裝自己的解決方案，在某些擁有密集資源的應用中
，其所花費的金錢，相對會更便宜一些。

　　

決定你的項目的最佳解決方案，將高度依賴於它是否是最容易讓你賺到現金，或是能夠為總體擁有成本的工時來“買單”。
 

　　

所以，當你已經看到這裏，你的大腦中可能已經開始吶喊：“隻要給我一個可以讓我開始使用的架構就好了！”

　　

可ke惜xi沒mei有you那na麼me快kuai，肯ken定ding有you一yi些xie方fang案an的de選xuan項xiang是shi比bi其qi他ta選xuan項xiang更geng好hao，微wei控kong製zhi器qi的de應ying用yong非fei常chang多duo樣yang性xing
，肯ken定ding沒mei有you那na種zhong一yi個ge尺chi寸cun便bian適shi合he所suo有you需xu求qiu的de解jie決jue方fang案an。我wo們men先xian來lai了le解jie許xu多duo最zui流liu行xing的de操cao作zuo係xi統tong和he軟ruan件jian架jia構gou

，並bing分fen別bie仔zai細xi地di討tao論lun（本文所提到的操作係統都具有實時能力）：

　　

 

• Micrium uC/OS-II與uC/OS-III

這是在微控製器業界最流行的兩個實時操作係統，特別是因為其創新的商業模式
，因為Micrium公(gong)司(si)允(yun)許(xu)你(ni)下(xia)載(zai)完(wan)整(zheng)的(de)軟(ruan)件(jian)套(tao)件(jian)，並(bing)開(kai)始(shi)發(fa)展(zhan)，等(deng)你(ni)真(zhen)正(zheng)開(kai)始(shi)產(chan)生(sheng)營(ying)收(shou)後(hou)
，才(cai)需(xu)要(yao)開(kai)始(shi)支(zhi)付(fu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)費(fei)用(yong)。他(ta)們(men)在(zai)安(an)全(quan)至(zhi)上(shang)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)擁(yong)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)地(di)位(wei)，並(bing)且(qie)他(ta)們(men)的(de)大(da)部(bu)分(fen)軟(ruan)件(jian)構(gou)件(jian)都(dou)已(yi)經(jing)通(tong)過(guo)認(ren)證(zheng)。

 

• Segger embOS

嵌入式軟件市場的新進入者，但這並不意味著他們是新手。該軟件產品已經開發了超過20年的時間
，並已經使用在他們自己的硬件產品之中，因此對裝置的支持程度非常好，並配有一個優秀的驅動程序庫。

　　

• Express Logic ThreadX

由you行xing業ye的de資zi深shen人ren士shi所suo創chuang辦ban
，該gai公gong司si專zhuan注zhu在zai所suo有you關guan於yu性xing能neng的de事shi物wu上shang，並bing擠ji壓ya出chu元yuan器qi件jian中zhong每mei一yi個ge時shi鍾zhong周zhou期qi的de效xiao能neng。它ta通tong常chang被bei看kan作zuo是shi操cao作zuo係xi統tong中zhong的de勞lao斯si萊lai斯si，並bing已yi經jing有you很hen多duo認ren證zheng被bei使shi用yong在zai安an全quan至zhi上shang的de係xi統tong之zhi中zhong。

 

 

• FreeRTOS

FreeRTOS跟MicriumuC/OS一樣，都是在同行業中最常被采用的實時操作係統之一。它有一個龐大的社群，有很多人都在為軟件做出貢獻
，像是TCP/IP棧

，但做為開源軟件，便意味著沒有公司會負責整合，因此需要更多的工作來創建一個整合的解決方案。

　　

也有一些公司在FreeRTOS的生態係統中，專門從事將差異化的軟件構件提供給那些需要整合協助的客戶

，例如，Wittenstein高完整性係統公司提供稱為SAFERTOS安全認證的FreeRTOS替換核心，以及HCC嵌入式公司提供可以與任何實時操作係統工作的USB、以太網絡和文件係統。

 

• mbed OS

mbed OS解決一些你通常會在開源軟件所遇到的痛點，因為ARM這一家公司會負責整合的工作。然而，它仍然是處於萌芽階段，所以如果你想要有些貢獻就可以去這裏。

 

 

• RIOT OS

RIOT OS被冠以“物聯網中最友好的操作係統”
，它(ta)是(shi)以(yi)通(tong)訊(xun)概(gai)念(nian)為(wei)基(ji)礎(chu)所(suo)建(jian)立(li)起(qi)來(lai)的(de)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)。這(zhe)使(shi)得(de)它(ta)即(ji)使(shi)在(zai)麵(mian)對(dui)困(kun)難(nan)的(de)通(tong)訊(xun)問(wen)題(ti)時(shi)，仍(reng)然(ran)精(jing)簡(jian)且(qie)高(gao)效(xiao)率(lv)。然(ran)而(er)它(ta)仍(reng)然(ran)還(hai)在(zai)積(ji)極(ji)發(fa)展(zhan)的(de)階(jie)段(duan)當(dang)中(zhong)，所(suo)以(yi)你(ni)得(de)計(ji)劃(hua)多(duo)花(hua)幾(ji)個(ge)小(xiao)時(shi)來(lai)進(jin)行(xing)除(chu)錯(cuo)。

　　

 

有you一yi些xie操cao作zuo係xi統tong的de功gong能neng就jiu像xiang是shi將jiang磚zhuan塊kuai黏nian合he在zai一yi起qi的de水shui泥ni一yi樣yang，會hui與yu發fa展zhan框kuang架jia緊jin密mi地di結jie合he在zai一yi起qi
，因yin此ci一yi般ban不bu能neng使shi用yong軟ruan件jian本ben身shen做zuo為wei項xiang目mu的de一yi部bu分fen，你ni必bi須xu圍wei繞rao著zhe它ta來lai進jin行xing整zheng個ge開kai發fa流liu程cheng。這zhe些xie框kuang架jia往wang往wang是shi使shi用yong比biC++更高階的語言所編寫，通常可以在實時操作係統上運行。

　　

• mbed

mbed也出現在這裏，這時則做為快速成型的項目。它是用C++編寫，並對大多數微控製器和電路板有絕佳的支持，擁有一個龐大的元件程序庫
，和一個采用網頁架構的漂亮集成開發環境（IDE）。目前，在它準備全麵部署之前，它仍然需要一點成熟的時間

，但它很適合硬件原型的開發。

　　

• Espruino

Espruino是在微控製器上運行的實時JavaScriptjieshiqi。tayunxuninenggoudongtaidigenggaichengxudaima，shenzhibuxuyaoduxieweikongzhiqibiankeyizhuanxiechengxudaima。zaitakaishiliangchanzhiqian，rengranxuyaoyixieshijianlaifazhan，dantahenshiheyongyuyingjianyuanxing，bingchengxianchuchengweiyigebukehushiruanjianjiagoudejudaqianli。

 

• microPython

microPython所能做的事與Espruino大致相同，差別僅在於其使用Python來代替JavaScript。它發展的概念，便是讓你從產品開發的一開始到量產，都能夠支持預先編譯的程序代碼
，並使用C語言來編寫時序至上的程序代碼。目前仍在開發當中。

　　

• microEJ

microEJ是一個采用Java架構的框架，讓你輕鬆地為你的設備打造好看的圖形化應用程序。它已經在許多智能手表和一些物聯網（IoT）設備中使用。

　　

 

如果你想要著手進行設備的開發
，而無需安裝單一的程序，像是mbed和microPythonzheleidekuangjia，bianshirumendehaofangfa。danshi
，ruguoniyaojianligengdadebushu
，caiyongyigechuncuideshishicaozuoxitongjianghuishigenghaodexuanze。ruguoshiyonggongzuoshijianerbushijinqianlaidangzuoruanjiandetouzi
，duinidegongsilaishuohuigengweiqingsongdehua
，xiangshiFreeRTOS或RIOT這類非商業解決方案便有其優勢。如果你的公司能負擔得起前期投資
，像是Segger、Express Logic和Micrium的商業解決方案，將大大降低軟件開發風險和縮短產品上市的時間。在商業解決方案中
，特別像是Micriumdewendingxingherenzhengdechengxudaimajichu，guangfanpujidebushu，lianghaodeyuanqijianzhichi
，kaifangdeyuanshima
，yijishihedaduoshujingjixiaoyideshangyemoshi，gengshiqizaishangyejiejuefanganzhongxiandetebietuchu。