移动德律风寻衅嵌入式Linux

　　合法移动德律风制造商（OEM）拥抱Linux作为下一代智能德律风的平台的时间，开辟和摆设如许的配置还在面对着技能上的寻衅，分外的是OEM们必须包管德律风具有电源办理，快速引导，集成的无线接口，先辈的多媒体结果，吸引人的小尺寸GUI以及种种的PIM应用－并且全部的这些全部集成和运行在一个适度的手机生存空间内里。这也是嵌入Linux 开辟者所面对的寻衅，差别于PC，德律风筹划并不是创建在一个标准的体系上面。文章过细叙述了基于Linux的移动德律风开辟的种种技能标题，涉及到关键的Linux技能和支持德律风开辟开源项目标可用性和成熟性。别的，文章还讨论了移动运营商提出的技能和经济层面的标题。

　　环球移动德律风的市场正在爆炸性的增长，阐发机构 IDC 2005年Q2的报告中指出，手机市场增长了近34％，环球语音和数据网络中，近7亿部手机正在OEM工厂筹划和生产很快将进入百姓的手中，阐发公司Gartner 预测到2009年，环球移动德律风的摆设数量将到达26亿部。敷衍以Linux为中间的IT财产而言,这些数字相敷衍Linux的发货和办事器的摆设,纵然是环球的桌面市场的数量也是巨大的.如许的移动德律风市场即代表了一个爆炸性增长的机会也表现了它在终端市场的占据率,并且它也是敷衍Linux 已经霸占的基于电信,企业和嵌入式Linux 的配置市场的一个很好的补充。

　　为什么是Linux和无处不在的Linux?

　　在已往3年Linux 作为移动德律风的OS平台已经获取了相称大的功劳。OEM 如LG、 摩托罗拉、 NEC、 松下 和三星已经贩卖了20余款 Linux 德律风,别的另有中国品牌的大唐、e28（上海毅仁信息科技）、 海尔和 再起, 诺基亚 和其他的OEM也已经开始贩卖基于Linux 的无线VoIP 终端。无论是大型还是小型的OEM都正在选择Linux 作为智能手机的战略平台,这内里即有技能缘故因由也存在经济的因素。在技能层面,OEM们选择Linux 是由于它的性能,可靠性,标准的TCP/IP网络和机动性，在经济方面, Linux 可以给OEM 们更低的开辟和摆设资源,更多的提供商大概本身开辟的方案, Linux还可以给OEM 们一个广泛开辟的贸易技能生态环境和一个大概的机会 ——同一的产品线和工程投入以支持多层次的产品(包括智能手机,结果手机和入门级手机),多种网络制式(GSM, CDMA, WCMDA 和Wi-Fi)以及运营商日益变革的须要。.

　　由于这些技能和经济上的好处, Linux 德律风的数量已经到达市场总量的1-2% ,在智能手机这个快速增长的范畴里Linux 正在占据着一个强有力的位置,智能手机的市场份额正以每年85%增长,而Linux 有25%的市场份额(Gartner2005年的数据),远远领先Windows Mobile ,只比Symbian OS 失队一个百分点。

　　德律风的分类

　　分别德律风的典范不是一个精确的科学进程,以致也不是一个精确的市场活动。某些结果德律风的明显特点(如email,图像处理惩罚处罚)已经是即日种种价格的德律风的底子结果了。纵然即日智能手机所具有的特性大概是6个月后全部手机都有的结果,即日你以为物有所值的结果手机,在假期结束以后已经沦为可以作为礼品的入门手机了,并且它们大概只有从春天到夏天的一个季候生命周期。

　　智能手机的陷阱
　　比较起把开源的OS放在一个低端手机上，颁发一款智能手机是相对容易多了。由于智能手机的售价和利润都高，它可以有容许更多的BOM(质料资源)和软硬件空间实现多媒体、表现和射频基带（RF）等德律风关键结果。一样通常环境下智能手机的应用OS(Linux, WindowsMobile, 等)是运行在一个专门的应用处理惩罚处罚器上，同时别的的一个CPU 和DSP处理惩罚处罚语音，多媒体和RF结果。智能手机的购买者是典范的成熟用户，他们热衷于新技能，并且敷衍由于新的技能和结果代来的电池斲丧等标题更有相称的宽容度。

　　然而到如今为止智能手机只占据整个手机市场的6％，要是Linux开辟者真正渴望进入广阔的手机市场，Linux 手机平台必须支持中端手机大概“结果手机”的技能和经济层面的恳求。这些手机在技能方面无法和智能手机竞走，硬件方面也无法和智能手机相比，一个低资源的BOM 意味着运行在应用处理惩罚处罚器上的Linux 不得不面对全部的语音，数据，RF和图形任务。一个运行在0－200Mhz的单芯片CPU 的Linux德律风须要电源办理和切合的生存空间以结婚Linux 的运行和资源的控制恳求。

　　社会团体和各国当局正在资助缩小环球数字化的边界，我们可以大胆的想象这是一款针对生长中国度的低收入人群开辟的德律风（可以以为是个瘦Ubuntu：一种时下盛行开源的Linux），就宛如是如今难以让人琢磨的$100 谋略机一样，下一个大概是“免费的” Linux 德律风了。

　　随着时间的流失，中端以致低端德律风的硬件都可以餍足Linux 的恳求，但是同时这些手机的利润也变得越来越薄。已往10余年电池技能不克不及以一个适度的速率提拔，这就意味着应用不克不及和时钟的提速相结婚。以是要是Linux德律风要跳出智能手机的桎梏，它必须采取新的结果并改革和归并很多现有的结果以应劈面对的寻衅。

　　技能寻衅
　　开放软件开辟试验室（OSDL.org）近来提倡了新的办法操持－MLI(Mobile Linux Initiative)，目标是作育和支持Linux 在移动德律风手机的应用。MLI如今的紧张任务是使Linux 成为更得当手机的OS 平台。下面摆列的一些标题来自MLI的参加者和有兴趣的相助搭档，分外是手机制造商和芯片提供商。

　　电源办理
　　即日，要是便携式配置制造商想要提供一个基于Linux和有电源办理的配置，他们将面对种种方案而不知所措。

　　OEM可以参考以条记本为代表的桌面体系的电源办理，如ACPI和APM，在内核的邮件列表中关于桌面电源办理的讨论确实也是最多的，非x86/IA-32 布局的条记本硬件，OEM可以利用针对苹果PowerPC 的PMU。 嵌入式的OEM要是是利用ARM授权的芯片可以借助ARM公司的LEM框架，大概利用10余家ARM授权芯片公司也有本身的电源办理方案（如FreeScale, Intel, NEC, Samsung, TI等）。MIPS和MIPS授权芯片公司，FreeXScale，IBM Power 框架 , Renesas 和 Hitachi产品线也有本身的越发独特的能源办理协讲和要领。OEM固然可以选择像MontaVista 的 DPM和其他嵌入式linux提供商的方案。选择固然是一件好的变乱，但是太多的选择会导致方案支离破裂的状态和应用缺少可再用性。应对电源办理的标题，OSDL MLI的成员和财产界已经表达了一种愿望，即一个同一的，跨处理惩罚处罚器平台的电源办理途径，大概一个主流的，更高层次的，可以包围嵌入式，桌面和刀片办事器能源办理的体系布局。

　　无线电接口

　　即日的Linux智能手机中，GPRS接口是被集成在一个调制解调器内里，它包括一个CPU核，DSP和支持无线通讯的RF硬件。很像一个调制解调器——很多智能手机和这些嵌入式处理惩罚处罚器是通过一个串口上的AT下令举行通讯的。这种靠卸载无线电结果来简化智能手机筹划的要领是可行的，但是这将会进一步增长整个手机的资源。即日，一些富有经历的筹划已经去失了调制解调器，把基带接口开放给了应用处理惩罚处罚器（像如今中低真个手机利用Nucleus这种环境），但是如许会给纵然是最新Linux的及时性技能（抢占和开源的及时补丁－下面还会提到）带来相称的压力。GSM大概CMDA无线协议信令帧约莫是800－900微秒的时间，要是你们是X86/IA-32 大概是PowerPC处理惩罚处罚器一样通常都是500 Mhz 到1.5 Ghz CPU 时钟, 一个毫秒以内的最坏环境的相应是很容易到达的，但是要是是处理惩罚处罚器时钟在0－200 Mhz,的ARM CPU，基于Linux的硬及时的中打量应和抢占扩展仍旧是具有寻衅的。别的的一个寻衅的范畴是把已经非常成熟的德律风协议栈移植到Linux上.，这种软件是基于传统的RTOS开辟和优化的，像Nucleus 和 REX。这些多层协议是用每一层特有的线程切换技能实现的，要是移植到Linux大概会在层和层之间增长20－30微秒切换扩展,如许只是穿越一个单包的协议栈就斲丧了谋略时间的很大的部分，留给其他任务的CPU时间就很少了。以是，要是Linux要想进入中低端手机的筹划范畴，它必须要办理低扩展的任务切换和CDMA/GSM协议栈的移植这两个告急的标题。

　　及时性
　　在已往的5年中，Linux已经在向自身及时性改造的方向生长并获取了长足的进步。即日Linux已经具备了本身的及时性选择，包括抢占内核，0(1) 调理，FUTEXes 和近来的开源的及时Linux项目－如今已经归并到由Ingo Molnar维护的抢占补丁内里了。同时另有双内核和假造谋略的技能，像RTLinux, RTAI,Adeos和未公然的Jaluna Osware。实现把一个嵌入式的RTOS假造到Linux内里，别的另有一些如今还属于研究阶段的及时项目和技能，如L4 Micokernel 和L4 Linux 等。OSDL MLI 的成员和社区更高兴承继和喜好Linux本身的及时性改造的及时方案，为了支持Linux直接面对RF处理惩罚处罚器，多媒体和语音处理惩罚处罚，多数人以为Linux应该连续在本身像RTOS 一样在及时相应方面生长。在移动德律风的筹划中，为了淘汰电池斲丧，体系时钟大概从200 Mhz低沉到40 Mhz (以致0 Mhz)后再回升归去以相应体系的战略和外设输入的恳求，这些办法孕育孕育产生的切换恳求Linux必须有富裕的相应本领和时限包管。

　　小尺寸
　　即日智能手机出厂的时间已经有了128MB的FLASH 和64MB的RAM，然而作为一个德律风的OS须要为在有限的存储器里探求节流每个字节而开心。OS和中间件占失的每个字节都不克不及为OEM增值而办事。在原理上嵌入式 Linux 可以以约莫1MB的容量摆设，但是实际德律风的配置中却大的多。嵌入式体系开辟职员，平台提供商和Linux 内核的维护者都提供了一系列配置东西以压缩Linux平台的尺寸。

　　运营商的新需求
　　德律风制造商固然渴望根据本身的想象举行创新，但是已经意识到他们不克不及完全根据本身想法去筹划和生产一个德律风，取而待之的是他们必须依照他们的用户－移动运营商（像Cingular, 沃达丰,中国移动等）的恳求和典范去办事，这些无线网络运营企业公司，他们多数是本国当局严格控制的大概大型的跨国企业，他们要代表当局和行业去办理和典范市场，移动德律风是这个别系中的一个告急构成部分和单位。

　　每个国度的当局，尤其是美国当局对无线电频谱都举行严格的办理和控制，美国的联邦通讯委员会（FCC）拍卖和发放无线频谱和办理带宽，信号强度，沉寂和内容。固然个别国度和地区协会趋势于开放和免费利用无线频率。

　　认真政策和端正订定的移动运营商完全可以了解到开放的配置布局带来的标题，运营商并不是完全拦截开放， 只是会更多的思量到怎样沉寂的摆设增值办事和办理标题。调和在技能层面创建一个美满开放环境和一个有限定的API 接口，固然另有着更多的政策和端正的讨论，配置制造商，德律风的开辟者和行业主管已经打开了原来是完全封闭的手机一点点口儿，比如在已往5年内里用户和行业观察家看到Java 和 BREW德律风, 更令人奋发的是近来几年的SymbianOS 和 Windows Mobile 5.0.上的本机应用软件家常便饭。

　　基于Linux的德律风展示了将来一个在用户空间可以编程的沉寂开放环境；并且它拥有一个具有精良的开辟职员的美满的社区团队。信托将来基于Linux的德律风将是一个完全的开放平台，但是如今的环境还不近人意，如今发行的Linux德律风是基于一个内核和很多OS的组件（像某个版本的Qt），它们不是一个开放的配置。黑客不克不及（大概说非常不容易）本身布局一个内核，OS和应用部件调换原来的体系(像大家已往做过的Linux PDA一样)，以致纵然是在德律风应用上面增长一点结果。这些配置不克不及注册登岸和让用户本身改造，如今打开这些Linux 德律风大门只是Java。市场上有开放的Linux手机资源，一个项目是Harald Welte的 Open-EZX (www.open-ezx.org)。这个项目还处在一个早期阶段，项目开心在布局一个100％开放的德律风软件支持像A780和E680的Motorola德律风。项目标wiki (wiki.openezx.org)内里弥漫要是利用Open-EZX大概不克不及正确的引导和失去正常结果的种种告诫信息，但是这个项目标确包括了怎样结会商天生一个‘Shell’,以及交错编译这些有效的信息（由于A780和E680是基于Intel XScale 框架的 PXA 处理惩罚处罚器）。

　　Motorola的首席德律风框架师绝对是不支持如许的开心， 缘故因由是什么？紧张是责任标题。德律风用户会担心他们的德律风网络的完备性，沉寂性。固然Motorola还担心要支持数百万部德律风以及他们大概的种种Open-EZX 软件的分支版本, 如许你就知道为什么叫“Open-EZX”了，由于像Motorola如许的配置制造商是渴望鼓励社区的开辟者在他们的平台上作些扩展，他们只是渴望这种扩展的蹊径将来开放战略生长的轨迹。即日这个“Open-EZX”最大概存心义的是为ISV提供了一个SDK的开辟环境。

　　渴望不久的将来，通过教导和对峙不懈的开心，鉴戒审慎的网络运营商和行业操持者们将意识到移动德律风是个谋略平台，而不但是个单结果的无线电配置。

　　结束语
　　linux 的德律风正在走进千家万户，2006年中 Motorola中国公司继A760,A780,E680后一款叫‘明’的linux手机以她亮丽的外貌，稳固的平台和软件，奇怪的结果为智能手机贩卖汗青赢的了新的记录和突破，更多本土和外洋手机制造商和手机筹划所 正在开心实行着linux手机的筹划，ZTE的E2，海尔的N60 ,E28的HAWK3等便是他们当中的姣姣者。日本NTT DOCOMO德律风公司近来宣布颁发了最新的基于ARM11 N903i ，这是继告成的N900i, N901i,N902i后的又一款针对日本市场的3G手机。无疑，亚洲是linux 德律风的告急舞台和市场。OSDL MLI 的第一次成员集会选择了中国召开，包括了Motorola、Montavista、Windriver、intel数十家成员和观察员的OSDL大家庭聚会在2005年金秋的北京，笔者也看到包括大唐，华为，ZTE,龙旗在内的中国手机制造和筹划企业表现了极大的热情和存眷。OSDL MLI 通过集会的讨论树立了通过技能和经济层面的开心加快linux 在德律风范畴生长的屠杀目标。固然linux正在和将要面对移动德律风筹划中的更多的技能和贸易方面的寻衅，包括某些领先的手机配置制造商也狐疑linux的成熟性，但是坚信依托linux在电信办事器，通用的嵌入式体系的告成经历，丰富开源社区技能和贸易人才，手机芯片公司，国际性的标准布局和电信运营商以及天下和亚洲当局鼎立支持和推动，linux必将在移动德律风范畴发挥一个主导的作用。

　　参考数据：

　　Mobile Phones: The Embedded Linux Challenge，Bill Weinberg, OSDL
　　2）www.linuxdevices.com ,www.mvista.com,www.trolltech.com, www.bmrtech.com
　　www.osdl.org/lab_activities/mobile_linux/mli
　　www.cpw.com.cn/article/2006-10/2006101792018599561.Htm
　　通讯财产报：手机利用体系酝酿新的暗战
　　6）IT 时期周刊：3G手机若不失话语权国产利用体系须倚重linux