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shiADC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。

　　

zaiciyongyigebijiaoshizhidebiyufangshi，nikeyixiangxiangnideruanjiangoujianjiuxiangshizhuankuai

，ranhoubacaozuoxitongshiweishuini。zaicaozuoxitongzhongdingyilezhuankuaidexingzhuang
，yijitamenjiangruheyuqitadezhuankuaihudong，yincidangnitianjiagengduogoujiandaoruanjianzhizhongshi，tamenjiangkeyijixuwanmeidixietonggongzuo。zhetingqilaixiangdangbucuo，dannizhendexuyaoyigecaozuoxitongma
？zengjiacaozuoxitongyedailaileewaidefuhe，tajianghuixiaohaoshuqianzijiedeshancun，weishijiandexiangyingzengjialeyanchideshijian
，bingqiehaixuyaohuafeixiexudeshijianxuexiruhezaicaozuoxitonghuanjingzhongbianxiechengxu。

　　

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！”

　　

keximeiyounamekuai，kendingyouyixiefangandexuanxiangshibiqitaxuanxianggenghao，weikongzhiqideyingyongfeichangduoyangxing，kendingmeiyounazhongyigechicunbianshihesuoyouxuqiudejiejuefangan。womenxianlailejiexuduozuiliuxingdecaozuoxitongheruanjianjiagou，bingfenbiezaixiditaolun（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

youxingyedezishenrenshisuochuangban，gaigongsizhuanzhuzaisuoyouguanyuxingnengdeshiwushang，bingjiyachuyuanqijianzhongmeiyigeshizhongzhouqidexiaoneng。tatongchangbeikanzuoshicaozuoxitongzhongdelaosilaisi
，bingyijingyouhenduorenzhengbeishiyongzaianquanzhishangdexitongzhizhong。

 

 

• 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(bi)C++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JavaScript解(jie)釋(shi)器(qi)。它(ta)允(yun)許(xu)你(ni)能(neng)夠(gou)動(dong)態(tai)地(di)更(geng)改(gai)程(cheng)序(xu)代(dai)碼(ma)，甚(shen)至(zhi)不(bu)需(xu)要(yao)讀(du)寫(xie)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)便(bian)可(ke)以(yi)撰(zhuan)寫(xie)程(cheng)序(xu)代(dai)碼(ma)。在(zai)它(ta)開(kai)始(shi)量(liang)產(chan)之(zhi)前(qian)，仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)一(yi)些(xie)時(shi)間(jian)來(lai)發(fa)展(zhan)，但(dan)它(ta)很(hen)適(shi)合(he)用(yong)於(yu)硬(ying)件(jian)原(yuan)型(xing)，並(bing)呈(cheng)現(xian)出(chu)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)不(bu)可(ke)忽(hu)視(shi)軟(ruan)件(jian)架(jia)構(gou)的(de)巨(ju)大(da)潛(qian)力(li)。

 

• 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。