—— 二十年嵌入式系統(tǒng)點(diǎn)滴回憶
北京麥克泰軟件技術(shù)有限公司 何小慶
2007 年底我發(fā)表了一篇文章“ 我與單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng) 20 年 ” ，后經(jīng)熱心的媒體朋友推薦在幾個(gè)網(wǎng)站上刊登并受到了許多讀者關(guān)心和反饋。更多意見(jiàn)是希望我能把從業(yè)這20年心得分享給年輕的工程師朋友，仔細(xì)考慮一下的確很有道理。 20年時(shí)間電子技術(shù)已經(jīng)有幾代的變化，過(guò)去認(rèn)為的高新科技，今天是蘿卜白菜。但是掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，捕捉機(jī)遇，樹(shù)立信心一直都是不變應(yīng)萬(wàn)變的人生必修課程。我愿意借下面這篇短文和大家分享我的體會(huì)，里面即有成功的喜悅，也有失敗的挫折、遺憾和惋惜。
硬件是本
1984 年大學(xué)畢業(yè)，我被分配的第一份工作就和計(jì)算機(jī)硬件密切相關(guān)－測(cè)試和維修，研究所事業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)的解釋也是合情合理的 —— 你是男同志，學(xué)自動(dòng)控制的，其他同屆分配來(lái)的多數(shù)是學(xué)計(jì)算機(jī)的，女同志也占多數(shù)。我開(kāi)始還老大不情愿，時(shí)不常地往科室里面跑，總想多學(xué)習(xí)點(diǎn)編程方面的技術(shù)。但是很快，同事們都跑過(guò)來(lái)找我請(qǐng)教了，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候的計(jì)算機(jī)可要比現(xiàn)在的 PC 復(fù)雜得多，我們研究所的專(zhuān)業(yè)方向是工業(yè)控制，那就必須和外設(shè)、接口、驅(qū)動(dòng)打交道。如果一點(diǎn)不了解處理器、寄存器、接口電路、外設(shè)、程序是沒(méi)法設(shè)計(jì)和測(cè)試的。因?yàn)楣ぷ鞯奶攸c(diǎn)，我首先學(xué)習(xí)和掌握的就是這些東西，例如，通過(guò)編寫(xiě) 8255 驅(qū)動(dòng)打印機(jī)的測(cè)試程序，可以完整地把 CPU 的 I/O 電路、 8255 器件和外接口測(cè)試好。一段時(shí)間以后，我對(duì)計(jì)算機(jī)的陌生、膽怯的心理一掃而光，上學(xué)時(shí)候更本沒(méi)有機(jī)會(huì)看的 CPU ，存儲(chǔ)器，磁盤(pán)，電源現(xiàn)在都有機(jī)會(huì)親自組裝，親自把操作系統(tǒng)安裝上去（那時(shí)并不像現(xiàn)在的 WinXP 這樣簡(jiǎn)單），我們使用的是微型機(jī)，光是操作系統(tǒng)的 8 寸軟盤(pán)就多達(dá)十幾張，或者幾盤(pán)磁帶，安裝一般需要幾小時(shí)，而且系統(tǒng)還沒(méi)有任何中文標(biāo)志。
這些和硬件打交道的經(jīng)歷加上 2000 年我的研究生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題—— 一個(gè)電網(wǎng)控制系統(tǒng)的項(xiàng)目，另外，下海后參加數(shù)字程控交換機(jī)、移動(dòng)電話基站的項(xiàng)目都是實(shí)實(shí)在在的硬件設(shè)計(jì)，其中一個(gè)設(shè)計(jì)是基于 8086 的主板，另一個(gè)是設(shè)計(jì) 386 的主板，都要求運(yùn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)很復(fù)雜，當(dāng)時(shí)的器件集成度低，調(diào)試手段也沒(méi)有現(xiàn)在 ARM 的 JTAG 方便，但是掌握了硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試和生產(chǎn)的基礎(chǔ)對(duì)于我的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)大有提高，這些經(jīng)歷為我之后投身嵌入式事業(yè)奠定了基礎(chǔ)。
學(xué)習(xí)的力量
大家都知道學(xué)習(xí)的重要性，我想說(shuō)的是，如果你熱愛(ài)現(xiàn)在的專(zhuān)業(yè)，希望在這個(gè)方向上有更深發(fā)展，那么盡可能多地積累這個(gè)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)是你未來(lái)成長(zhǎng)的基礎(chǔ)。 1988 年我得到一個(gè)考研的機(jī)會(huì)，當(dāng)時(shí)的領(lǐng)導(dǎo)不希望我報(bào)考研究生，他表示計(jì)劃安排我到美國(guó)參加培訓(xùn)，當(dāng)時(shí)能夠去美國(guó)的機(jī)會(huì)并不多，但我考慮再三后，還是決定放棄出國(guó)的機(jī)會(huì)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)幾年的工作實(shí)踐，我深深感到自己計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)不夠堅(jiān)實(shí)，因我一九八幾年在大學(xué)本科學(xué)習(xí)的是 FOTRAN 語(yǔ)言和大型機(jī)，而后來(lái)研究生課程的 C 語(yǔ)言和軟件工程的課程都更適合一九九幾年的情況。兩年的研究生學(xué)習(xí)雖然使我在某些方面損失了一些，卻為我之后十幾年突飛猛進(jìn)的成長(zhǎng)和進(jìn)步奠定了厚實(shí)的基礎(chǔ)，也為我之后下海創(chuàng)業(yè)平添了一份自信和力量。
學(xué)習(xí)不僅是進(jìn)入學(xué)校學(xué)習(xí)，更是一個(gè)持續(xù)持久的過(guò)程。從我最初在研究所里接觸微型機(jī)、單板機(jī)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，到嵌入式操作系統(tǒng)、通信協(xié)議、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，再到手機(jī)軟件，轉(zhuǎn)變相當(dāng)大，而專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域卻一直以嵌入式系統(tǒng)為核心，這塊我投入的精力最大，也最喜愛(ài)：從 VRTX ， uC/OS-II 到 Linux 和 Montavista Linux ，對(duì)這些產(chǎn)品從了解、談判、市場(chǎng)、技術(shù)支持到培訓(xùn)、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)我參與了幾乎所有過(guò)程。技術(shù)上，即使同屬于嵌入式操作系統(tǒng)，彼此之間也有差異：內(nèi)核原理、 API 、 BSP 、文件、網(wǎng)絡(luò)、圖形模塊均不一樣，尤其是轉(zhuǎn)到嵌入式 Linux 后，我發(fā)現(xiàn)它和以前的嵌入式操作系統(tǒng)之間存在很大差異，轉(zhuǎn)變就要為之付出相應(yīng)的汗水、辛勞。
通信產(chǎn)業(yè)在 20 世紀(jì) 80 年代末蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)的通信企業(yè)紛紛仿效國(guó)外對(duì)手投入巨資研發(fā)先進(jìn)的通信設(shè)備。嵌入式操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和開(kāi)發(fā)工具等嵌入式軟件立刻有了廣闊的用武之地。我從 1984 年開(kāi)始接觸實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，特別是電信協(xié)議時(shí)，對(duì)我一個(gè)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的人，其困難可想而知了，即使只學(xué)習(xí)個(gè)皮毛也不得不下一番苦功夫，那怎么去學(xué)呢？我的方法是：一、向廠家學(xué) —— 我和公司的技術(shù)人員專(zhuān)門(mén)到波士頓附近的 Netplane 和加州附近的 Telenetworks 參加培訓(xùn)，雖然花錢(qián)又吃力，但是收獲不少；二、向用戶(hù)學(xué) —— 東方通信和上海貝爾（現(xiàn)在的阿爾卡特）是我們的用戶(hù)，記憶特別深刻的是東方通信，他們樸實(shí)熱情。如此反復(fù)幾十次的談?wù)摵团嘤?xùn)讓我和同事都很快成長(zhǎng)起來(lái)。
手機(jī)是90年代后流行的通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品，中國(guó)企業(yè)也在此期間進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。開(kāi)始是組裝生產(chǎn)，后來(lái)是自主設(shè)計(jì)。手機(jī)雖小，五臟俱全，除了通信工作外，現(xiàn)在越來(lái)越多的手機(jī)增加了多媒體、 PDA 、照相、互聯(lián)網(wǎng)功能，這些多是典型的嵌入式系統(tǒng)。手機(jī)通訊部分一般是由基帶芯片公司設(shè)計(jì)完成，國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商主要是完成應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)——嵌入式系統(tǒng)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)與 montavista 合作，而摩托羅拉又在使用這個(gè)軟件，于是我們?cè)?2004 年進(jìn)入手機(jī)這個(gè)圈子，機(jī)遇是全球興起了一股智能手機(jī)浪潮， Nokia 使用 Symbian ，摩托羅拉使用 Linux, 還有微軟 windows mobile 得到了許多中國(guó)臺(tái)灣公司的支持，摩托羅拉 A760 系列在中國(guó)市場(chǎng)的巨大成功激勵(lì)了中國(guó)手機(jī)企業(yè)加入 Linux 智能手機(jī)開(kāi)發(fā)隊(duì)伍。
手機(jī)設(shè)計(jì)有相當(dāng)多的特殊要求，就電源管理而言，因?yàn)槭謾C(jī)是一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用裝置不同與一般的消費(fèi)電子產(chǎn)品，手機(jī)能耗的指標(biāo)好壞直接影響產(chǎn)品銷(xiāo)路，電源管理和應(yīng)用處理器、 OS( 比如 Linux) 、驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用軟件、手機(jī)的硬件（ LCD 大小等）都至關(guān)重要，我和公司技術(shù)人員花了大量的時(shí)間研究這個(gè)問(wèn)題，特別是基于 Linux 的電源管理的方式，公司技術(shù)人員通過(guò)支持我們的 montavista linux 手機(jī)用戶(hù)的實(shí)踐，理解和掌握了具體的方法。最近我和他們一起撰寫(xiě)的 “ 嵌入式系統(tǒng)電源管理軟件的比較 ” 剛剛在某雜志發(fā)表，有興趣的朋友可以交流。
嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和知識(shí)更新很快，所以學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)是進(jìn)步和成功的源泉。
堅(jiān)持才能成功
這里想要說(shuō)的是，無(wú)論做任何的事情總是有順利和不順利的時(shí)候，有失敗的悲傷，也一定會(huì)有成功的喜悅，但是無(wú)論如何一定要堅(jiān)持，堅(jiān)持才有希望。
90 年代初，決定下海本身是一個(gè)需要勇氣的事情，決定從事軟件就顯得與眾不同，而后來(lái)致力嵌入式軟件，就更需要有信心和毅力，更要耐得住寂寞、堅(jiān)持不懈——這是我的心得。
1995 年公司成立初期，我在向用戶(hù)介紹 VRTX 的時(shí)候，多數(shù)場(chǎng)合我必須先把嵌入式操作系統(tǒng)的基本知識(shí)講解一遍，然后再把一個(gè)多任務(wù)的程序演示一下給他們看，簡(jiǎn)單的可以是五個(gè)任務(wù)。這種情況是五個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)相同，如果改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)，顯示的情況就會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而需要演示使用調(diào)試工具顯示任務(wù)狀態(tài)和程序源代碼及斷點(diǎn)調(diào)試。整個(gè)的銷(xiāo)售過(guò)程很漫長(zhǎng)，有時(shí)甚至是煎熬， 1 ～ 2 年是很正常的時(shí)長(zhǎng)，但我沒(méi)有放棄，幾年的努力終于迎來(lái)了一點(diǎn)點(diǎn)收獲，開(kāi)發(fā)工具（ MRI C/C++ 編譯器和 XRAY 調(diào)試器）在電信設(shè)備研究和開(kāi)發(fā)企業(yè)得到了認(rèn)可。當(dāng)時(shí)大多企業(yè)正在開(kāi)發(fā)基于 68302 的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，急于尋找一套開(kāi)發(fā)工具。 VRTX 支持 X86 的 real-mode( 實(shí)模式 ) 版本也因?yàn)檐浖渲渺`活河豐富，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜在基于 186/386 的控制企業(yè)開(kāi)始使用，但是這些只是中國(guó)巨大的嵌入式軟件市場(chǎng)的冰山一角，等到真正冰雪開(kāi)始融化，已經(jīng)是 90 年代末了。這中間我也考慮過(guò)轉(zhuǎn)向其他的產(chǎn)品和市場(chǎng)，也嘗試過(guò)硬件仿真器 , 測(cè)試工具等產(chǎn)品，但最終我和公司的同事還是堅(jiān)持下來(lái)，到今天，嵌入式操作系統(tǒng)仍然是我公司的主力產(chǎn)品和方向。
uc/os-II 這個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)的推廣過(guò)程和 VRTX 是相反的， VRTX 是要通過(guò)自己學(xué)習(xí)，向用戶(hù)宣傳演示，讓用戶(hù)接受這個(gè)概念，讓用戶(hù)相信使用嵌入式操作系統(tǒng)的好處并能夠成功。而 uc/os-II 則是因?yàn)樽髡?Jean Labrosse 先生的一本書(shū)和他的中文版本在中國(guó)悄然流行起來(lái)，也許是因?yàn)樵缙诘?uc/os 是完全免費(fèi)的軟件，而升級(jí)后 uc/os-II 是一個(gè)商業(yè)軟件。這件事情無(wú)論是原作者、業(yè)內(nèi)人士一開(kāi)始都沒(méi)有特別留意，由于國(guó)內(nèi)用戶(hù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)不強(qiáng)，這幾年我們的壓力相當(dāng)大，一方面是廠家不理解，他們質(zhì)疑，既然中國(guó)有這么多人在使用這個(gè)軟件，為什么購(gòu)買(mǎi)商業(yè)授權(quán)的用戶(hù)卻是少而有少。另外一方面，公司每天收到大量的 uc/os 用戶(hù)信息，當(dāng)銷(xiāo)售員把電話打過(guò)去，真正有意向購(gòu)買(mǎi)者鳳毛麟角，要么就是不知道這是個(gè)商業(yè)軟件，要么就覺(jué)得價(jià)格太貴。廠家和公司內(nèi)部的抱怨都?jí)旱轿疫@里。我頂住了這些壓力，并堅(jiān)信只要 uc/os － II 做得好，用戶(hù)能夠用它設(shè)計(jì)出好產(chǎn)品，中國(guó)用戶(hù)還是愿意為 uc/os-II 買(mǎi)單的。況且它的價(jià)格只是某些國(guó)外同類(lèi)軟件的十分之一，并且沒(méi)有生成數(shù)量的限制。安撫好公司內(nèi)部，我和公司和同事多次與 Jean 溝通，最后我作了三個(gè)方面的安排：一、讓 Jean 寫(xiě)一封關(guān)于 uc/os-II 的版權(quán)聲明，我們翻譯成中文發(fā)表在麥克泰公司網(wǎng)站，在國(guó)內(nèi)主要嵌入式系統(tǒng)媒體發(fā)表；二、說(shuō)服國(guó)內(nèi)嵌入式硬件，工具和系統(tǒng)廠家通過(guò)購(gòu)買(mǎi)合法 uc/os 授權(quán)成為伙伴；三、重點(diǎn)專(zhuān)注在國(guó)內(nèi)的外資、上市、面向出口企業(yè)、國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體和大型設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)最近兩年的努力終于取得了一點(diǎn)成績(jī)，如北京博創(chuàng)、廣州周立功等嵌入式系統(tǒng)公司已成為我們的合作伙伴；珠海矩力、南京南瑞、廣州數(shù)控、科學(xué)院 DSP 中心等已成為 uc/os-II 合法授權(quán)用戶(hù)。更加可喜的是通過(guò)我們?cè)趪?guó)內(nèi)的辛勤工作，得到了半導(dǎo)體公司和工具廠商如 NXP 、 ST 、 Xilinx 和 IAR 的認(rèn)可，他們一致認(rèn)為 uc/os-II 是一個(gè)應(yīng)用廣泛的嵌入式操作系統(tǒng)。公司內(nèi)部原本不看好這個(gè)產(chǎn)品的人也逐漸改變了看法。
產(chǎn)品之痛
沒(méi)有哪個(gè)企業(yè)家不想擁有自己的產(chǎn)品和技術(shù)，我也一樣。我一直夢(mèng)想著自己的核心產(chǎn)品。在中國(guó)內(nèi)陸，一定的時(shí)間內(nèi)，硬件和系統(tǒng)產(chǎn)品是企業(yè)做強(qiáng)做大的關(guān)鍵。許多成功企業(yè)的共同之處就在于他們有自己的核心強(qiáng)勢(shì)產(chǎn)品，如華為通信產(chǎn)品、聯(lián)想的 PC 、長(zhǎng)虹的電視、海爾的白色家電。
我和麥克泰在過(guò)去十幾年中，多次嘗試過(guò)自主開(kāi)發(fā)、和別人合作開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，給我影響最深的是這樣一個(gè)例子： 1998 年中國(guó)通信蓬勃發(fā)展，設(shè)備制造企業(yè)也大干快上，他們對(duì)先進(jìn)的嵌入式硬件、軟件、工具等非常感興趣，數(shù)據(jù)通信也是當(dāng)時(shí)的發(fā)展熱點(diǎn)，摩托羅拉公司的 Powerpc860 （現(xiàn)在的飛思卡爾）通信處理器尤其引人注目， 860 集成了一個(gè)通用的 CPU 和通信引擎構(gòu)成 4 個(gè)高速的 10/100M 以太網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)于當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備都是非常適合的芯片。于是我們借鑒國(guó)外的一個(gè)硬件參考設(shè)計(jì)，自己開(kāi)發(fā)了一款 860 硬件，取名叫 NETE860 ，它的特別之處是除了母板內(nèi)置的 100M 以太網(wǎng)外，還可以通過(guò) 4 個(gè)擴(kuò)展接口支持 10M,E1 接口，這在當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的所有 860 的設(shè)計(jì)中是獨(dú)一無(wú)二的。最初我們移植了 VRTX RTOS 和 interniche TCP/IP( 硅谷的一家提供 TCP/IP 源代碼的公司 ) ，后來(lái)因?yàn)?Vxwork 逐漸在國(guó)內(nèi)流行了，我們又移植了 BSP 支持 Vxwork ，到再以后上海羅頓和交大希望在 NETE860 上使用開(kāi)源 Linux 開(kāi)發(fā)路由器，我們又把 hardhat linux (Montavista Linux 早期的一個(gè)開(kāi)源版本 ) 移植了上去。兩年的時(shí)間這個(gè)產(chǎn)品逐漸成熟起來(lái)，有了一些銷(xiāo)路，但是由于初期的設(shè)計(jì)是一個(gè)參考設(shè)計(jì)平臺(tái)，沒(méi)能充分考慮 OEM 的需求，這樣銷(xiāo)售上就沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的數(shù)量機(jī)會(huì)，只能和我們開(kāi)發(fā)工具軟件搭配銷(xiāo)售。我利用多年在西南市場(chǎng)的關(guān)系，找到了一個(gè)合作開(kāi)發(fā)基于 NETE860 路由器的機(jī)會(huì)，當(dāng)時(shí)甚至合作的公司名都已經(jīng)注冊(cè)下來(lái)，但由于我和對(duì)方過(guò)于謹(jǐn)慎，另外，包括我在內(nèi)的公司管理層一直對(duì)需要長(zhǎng)期投入的 OEM 銷(xiāo)售和產(chǎn)品抱有一種將信將疑的態(tài)度，導(dǎo)致后來(lái)其他公司看到這樣的機(jī)會(huì)，很快開(kāi)發(fā)出類(lèi)似的產(chǎn)品來(lái)。他們定位了 OEM ，加上開(kāi)源 Linux 開(kāi)始大行其道，這種免費(fèi)軟件配合硬件的模式立刻流行全國(guó)。 860 之后我們雖然敏感于 ARM 時(shí)代的到來(lái)，開(kāi)始設(shè)計(jì) NETCARM ，但是不久就被淹沒(méi)在眾多 ARM 硬件的海洋里悄無(wú)聲息了。
之后的幾年，我和公司繼續(xù)嘗試過(guò)合作開(kāi)發(fā)數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品，委托別人開(kāi)發(fā)嵌入式調(diào)試工具等，終因時(shí)間長(zhǎng)，收效漫而告終。久而久之我的信心慢慢消沉下來(lái)，公司內(nèi)部的壓力和抵觸情緒也越來(lái)越大。我和公司的產(chǎn)品之路也這樣偃旗息鼓了。
今天回頭看看過(guò)去的道路和曾經(jīng)的同行，許多當(dāng)時(shí)名聲顯赫的公司已悄然無(wú)聲或不復(fù)存在，我慶幸自己和麥克泰還能夠生存下來(lái)，同時(shí)我很仰慕像合肥的華恒，科銀京成（成都電子科大為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)）的同行們，他們不但能夠堅(jiān)持下來(lái)，而且已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)闹?，想必也?jīng)歷了一番驚濤駭浪。
結(jié)語(yǔ)
20年的時(shí)間是人生的一個(gè)片段，從20多歲風(fēng)華正茂的青年到沉穩(wěn)的中年是一個(gè)充滿(mǎn)幻想的過(guò)程。追逐理想的足跡，我走過(guò)了學(xué)生、工程師、創(chuàng)業(yè)者和管理者的道路。我熱愛(ài)嵌入式系統(tǒng)、我的工作、我學(xué)習(xí)和推廣過(guò)的產(chǎn)品、我的家人、老師、合作伙伴、同事以及許許多多的用戶(hù)和同行朋友們。如果再讓我選擇一次，我依然會(huì)選擇嵌入式軟件和嵌入式系統(tǒng)，正如行業(yè)老前輩何立民老師所說(shuō) “ 嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)限大的系統(tǒng) ” ，它充滿(mǎn)著新奇、變化和智慧，像一個(gè)磁石永遠(yuǎn)吸引著我。
轉(zhuǎn)自《今日電子》
