發布日期：2022-07-14 點擊率：43
如果說芯片行業的硬件正在以晶體管密度每兩年翻一倍的步伐前進,那么軟件行業也有自己的戰斗口號,那就是將軟件生產力翻倍。在波士頓舉行的2005年嵌入式系統會議(ESC)上,從Accelerated技術公司到Xilinx公司等供應商發布了其在軟件開發前沿所取得的進步。
“當我們首次試圖以嵌入式處理器而不是可編程邏輯向嵌入式領域介紹我們的FPGA時,卻因為軟件開發工具的問題陷入了困境。”Xilinx公司的一位營銷經理Tim Erjavec表示。在ESC會議上,工程師們試驗了Xilinx公司專為用于Virtex-4 FPGA平臺的PowerPC和MicroBlaze處理器而準備的開發包。這個今年9月開始付運的開發包包括一個開發板、一個嵌入式工具套件、一個內電路仿真器、一些參考設計以及超過60個IP內核。據Erjavec介紹,這款售價不足1000美元的開發包包含一系列可提升軟件生產力的工具,從向導到下拉菜單以及一個基于Eclipse平臺的完整集成開發環境(IDE)。
在過去二十年間,FPGA主要在水平方向上取得發展,通訊是其主要的垂直市場。現在,Xilinx及其伙伴正在創立一些特定類型的IP,以期能夠幫助制造商在汽車和醫療系統等處于上升趨勢的市場上取得成功。
Accelerated技術公司是明導資訊的子公司,其營銷主管Robert Day認為,Actel、Altera和Xilinx公司的“軟”處理器在編程時所需的軟件開發工具已經取得了長足進步,以至于現在工程師們已經獲得了一個“只要努力就可以使它們有效工作的機會”。
在ESC展會上,Accelerated技術公司展示了一款被稱為Nucleus的小占位空間的實時操作系統,可以在Xilinx軟核以及Altera公司的Nios軟核上運行。運行于Eclipse平臺上的Nucleus開發工具可以替代FPGA制造商提供的各種基于Eclipse的IDE,這也使得設計小組能夠根據需要把不同制造商提供的工具作為Eclipse平臺的插件使用。
Day估計,板上帶有軟處理器內核的FPGA中約有半數使用操作系統(OS)來管理并發任務,而用于順序進程的FPGA則不需要OS。EE Times的調查結果表明,約60%的嵌入式開發工程師表示他們計劃在其下一款設計中使用FPGA,而其中約40%的開發人員也表示他們正考慮使用FPGA上的軟處理器。
“簡單相乘就可以得知,參加問卷調查的設計人員中約有25%或許會在其下一個嵌入式設計中選擇軟處理器內核。”Day說。
Eclipse贏得廣泛支持
Eclipse平臺(數年前由IBM轉交給名為Eclipse基金會的開放源代碼組織)目前作為一種編譯器、編輯器、調試器以及其它軟件開發工具的插件,正在嵌入式領域獲得發展動力。在過去一年中,風河系統公司已經將其IDE從專有用戶接口和平臺轉移到 Eclipse。包括Accelerated科技、Altera、TI和Xilinx在內的許多公司也將Eclipse平臺作為自身工具的基礎。
諾基亞最近宣稱將引領開發面向移動Java開發工具的Eclipse框架,在為移動環境標準提供完整Java支持工具的努力中貢獻自己的工具。
Green Hills軟件公司是Eclipse基金會最主要的一名不合作者,該公司在ESC會議上展示了其作為Eclipse平臺插件的C和C++編譯器,但不包含調試器和其它關鍵軟件。Green Hills公司的創始人Dan O'Dowd一直都在批評Eclipse方法,早些時候曾稱其為“一種拼湊物”和“半成品框架”。
O'Dowd透露,他的公司之所以會支持Eclipse完全是由于消費者的要求,這些消費者希望能夠將Green Hills公司的編譯器同他們已經購買的基于Eclipse的插件集成在一起。
“我不確定Eclipse是否適合通用市場。現在可以看到的優勢是它能夠使用許多第三方工具,但我一直懷疑這些工具是否有機會協同工作。我們現在可沒有扛起支持Eclipse的旗幟。”O'Dowd說。
推進中的中間件
實時軟件供應商Quadros系統公司在ESC上公布了一個面向家庭通用即插即用(UpnP)連接的軟件開發包。該公司的營銷主管Stephen Martin表示,Quadros是業界首批提供UPnP開發軟件的軟件公司之一,目標客戶主要是提供消費類電子、安全系統以及計算機外設的供應商。UpnP軟件可以使設備在無需用戶干預的情況下通過有線或無線方式加入網絡。
Martin介紹,以往會自行開發軟件的大型消費類電子公司正在日益轉向外部供應商。“行業目前的狀況是:以更短的上市時間和更小型的設計團隊制造更為復雜的系統。他們不得不構造支持所有標準、協議、I/O以及應用的系統。所以,他們會需要我們這樣的公司。”他說。
圖1: 超過40%的嵌入式開發者希望使用FPGA
這也意味著像Quadros(其核心能力體現在小占位空間的實時OS中)這樣的公司必須整合更多的軟件層,從而將USB驅動器、硬件安全以及文件系統(寫入閃存和其它形式的嵌入式存儲器)集成在一起。Quadros公司目前擁有十幾位工程師,在開發項目,并正在就UPnP軟件開發包項目與更多的軟件公司發展合作關系,其中包括設備驅動器供應商Intelligraphics公司。
美國軍方和大型國防工程承包商正在推動為戰場聯網建立軟件標準,其部分原因是希望通過現有的商業產品贏得成本效益。
“軍方有發展統一全球數據空間的愿景,”中間件供應商RTI公司的產品戰略主管Pauline Shulman表示。面對從PDA到地面交通工具的各種系統,五角大樓的目標是使用相同的數據集在“全球信息網”中創立“群中群系統(systems of systems)”。
“發布/訂閱”網絡
RTI公司已經開發了允許這些系統加入“發布/訂閱”網絡的中間件專有技術。在這種網絡中,當一個智能傳感器或系統宣布其發布某些特定形式數據的意向時,其它傳感器(或系統)就會宣布其訂閱意向。
網絡數據分布服務技術(最早由斯坦福大學的機器人技術實驗室開發)現在被應用在各種包含了眾多節點的對等網絡中,如英國的火車系統、空中交通控制系統以及戰艦系統。日本的Omron公司已經開發了一套智能交通信號系統,這套系統使用了發布/訂閱網絡來調整東京公路網絡的交通信號時序,目前已經部署在東京各地,Shulman介紹。
RTI公司在本次會議上宣布已從4TEC BV公司那里獲得了名為SkyBoard的IP。SkyBoard從字面上傳達了“天空中的白板”這一概念。
正如以家庭為中心的UPnP標準意在使家庭用戶能夠簡單地把攝像機和顯示器接入家庭網絡一樣(之后再拔掉),SkyBoard技術允許更大型的網絡隨著設備的加入和離開不斷發生改變。
“這個目標并不容易達到。”Shulman認為,“發布/訂閱是一種靈巧的信息中繼方式。這種對等網絡所面臨的挑戰是如何在實時情況下保證服務質量(QoS)。”
另一家進入中間件領域的公司是Enea嵌入式技術公司,該公司以OSE實時操作系統而聞名。Enea公司推出了名為Element的中間件產品,可以確保跨越多操作系統和處理器的應用能夠可靠地工作。
Enea公司戰略聯盟主管Anders Flodin介紹,思科、惠普和IBM等大型計算機和網絡公司已經為用于高可用性的系統開發出了專有的中間件。而售價大約7.5萬美元的Element則把這種能力帶入了商業市場,為系統供應商制造蜂窩基站、醫療電子網絡以及其它的“群中群系統”創造了條件。
“迄今為止,嵌入領域內存在許多的中間件產品。”Flodin說。他強調在向嵌入市場提供中間件方面,Enea公司正在同Clovis和GoAhead等公司競爭。隨著OEM逐漸將工程資源集中于自己的增值軟件上,它們越來越趨向于購買而不是構建中間件。Element中間件的工作量達到40人年,代碼量達到了50萬行。
“各家公司都在試圖找到自己的增值點。對于非核心的其他部分,他們希望能夠通過購買更多的商業化軟件來與競爭者分攤成本。”Flodin說。
作者:來大偉
