《嵌入式操作系统史话》之八：手机中的嵌入式OS（一）

今天的手机已经成为人们生活中使用频率最高的电子产品，相对于其他的电子产品，手机功能要复杂得多。无线通讯、用户界面、数据存储和多媒体处理等多项工作都是手机需要完成的任务。要完成这些任务，手机需要一个操作系统（OS）来帮助管理。在移动通讯进入3G和Wi-Fi时代以来，以苹果的iPhone为代表的智能手机开始流行，如今移动通讯已经进入了4G时代，蓝牙、Zigbee、NFC等近距离连接技术愈加成熟，互联网已被广泛使用，与人关系最为密切的智能手机自然而然地成为接入这个环境的入口。在经历了通讯、上网和App应用之后，智能手机取代PC正在迅速成为互联网的计算中心。在这样的大环境下，一个全功能的智能手机OS就显得尤为重要，可以说，谁控制了智能手机，谁就控制了互联网的入口。

手机属于嵌入式设备，手机软件平台使用的操作系统属于嵌入式OS的范畴。传统的功能手机（Feature Phone）使用了实时多任务操作系统（RTOS）为基础的手机软件平台。入门级的智能手机采用了半开放的嵌入式OS（比如Symbian），而今天高端的智能手机多采用Android和IOS这样的通用型的OS。Android是基于开源的Linux内核的开放智能手机平台，它具有目前其他手机OS没有的开放性特点。开放的智能手IOS（也称为iPhone OS）是建立在Mac OS技术基础上的智能手机平台，它具有提高移动设备的性能、延长电池的使用寿命和改进用户界面体验等特点。此外，Windows Mobile在手机市场也占有少量的份额，它具有与Windows PC 相似的使用方式，支持MS-office 软件等特点。Windows Mobile是Windows CE 的分支产品，Windows CE 是一个继承了Windows 思想的嵌入式OS。下面我将逐一介绍这些手机OS。

功能手机软件平台分析
所谓功能手机，是指那些使用封闭手机OS和平台，具备手机的基本通话、短信、电邮、地址簿、音乐和WAP网页浏览的功能，支持厂家提供的专用的游戏和应用软件的手机，部分功能手机也可以支持JAVA应用程序开发和运行。这里可以清楚地看到，功能手机的定义是相对于智能手机而言的。市场上每一家手机芯片公司都提供功能手机的方案，比如TI Locosta、Skeyworks、高通的BREW和MTK（中国台湾联发科）方案。这里介绍一种比较有代表性的软件平台Skyworks。

Skyworks是世界领先的射频和无线技术半导体公司，它的手机软件平台Skyworks的层次结构非常清晰，分为4个部分：底层是硬件和基带（手机射频和无线通讯部分）；第二层是OS，驱动和GSM协议栈，平台的嵌入式OS使用的是RTXC，这是一款小型的RTOS，它提供了任务调度、任务间通信、中断和定时器服务；第三层是服务器，提供了GDI函数接口、Widget API和Toolkit，这些功能和工具可以帮助创建用户界面和应用程序；最上面一层是应用，包括了一些已经写好的手机应用软件，比如拨号、短信息、游戏、电话簿等。Skyworks软件平台代码尺寸小，适合低端手机的开发。但是由于它支持的手机芯片种类少，通用性就显得比较差[1]。

在CDMA 流行的年代，高通（Qualcomm）公司凭借芯片技术和专利两大利器几乎把持了所有CDMA手机的市场，高通的BREW平台是功能手机使用最广泛的平台软件之一。BREW（简称无线二进制运行环境）是专门针对手机设计的，不仅小巧和高效，同时还可以使用面向对象应用软件环境进行扩充。BREW支持C/C++语言，还有内嵌的虚拟机，可以支持JAVA编译环境和运行库。在BREW内部的底层有一个OEM层，通过这个OEM层实现BREW与某种手机芯片和支持该芯片的嵌入式OS的关联。在BREW上端有一个AEE层，该层提供了应用程序调用BREW函数库的方法。BREW本身并没有一个嵌入式OS，但是其OEM的接口（MIL-移动接口和CHIL-芯片接口）必须要一个嵌入式OS的支持，比如ThreadX和Nucleus[2]。

比较Skyworks手机软件平台，BREW在底层设备驱动和数据结构之间做了很好的封装，具有良好的硬件独立性和可移植性。BREW应用程序的每个模块都可以独立开发，而且保持二进制兼容，这大大方便了使用高通芯片方案的手机厂家开发基于BREW的应用软件。BREW虽好但也有短板，BREW自己没有一个嵌入式OS，封装接口的完整性和透明性都有待完善，整个系统的健壮性还不很强[3]。

Symbian 操作系统

Symbian最初是一家叫Psion英国公司的软件产品。1998年手机公司Ericsson、Motorola和Nokia联合起来与Psion共同成立了Symbian公司，公司的目标是为PDA和手机提供软件平台。1999年世界第一部基于Symbian的手机-EricssonR380 问世，但是真正在市场上引起关注的是Nokia的9210和后来的7650/3650等几个机型。见图1 。
 

图1 EricssonR380和Nokia 7650

Symbian 是一个实时多任务的嵌入式OS，具有内存占用少和低功耗管理机制等特点，非常适合手机等移动设备使用。Symbian经过许多年的不断完善，可以支持GPRS、蓝牙、3G和SyncML(同步)等技术，它包括了一个内部的数据库、用户界面架构和公共工具参考实现。更重要的是相对于功能手机软件平台，Symbian是一个半开放的平台，手机厂家在获得授权后可以开发基于Symbian的手机，而手机软件开发者则没有任何限制，可以为Symbian手机开发应用软件。Symbian继承了嵌入式OS的特点，将操作系统内核、移动通讯的通用技术和图像用户界面（UI）技术分开，这样就能很好地适应不同方式的手机（比如翻盖手机和键盘手机）。这让厂商可以为自己的产品设计出更加友好的操作界面，既符合了个性化的潮流，也让用户能看到不同样子的Symbian系统，著名的UI有Nokia S60和Ericsson的UIQ。到了2006年全球Symbian手机总量达到一亿部，这是Symbian发展最鼎盛的时期，借助为这个平台开发的JAVA应用程序也开始在互联网上盛行开来，用户可以通过安装JAVA 应用程序扩展手机的各种功能，功能手机开始步入智能化时代[5]。

图2 世界第一部Androud 手机 HTC G1

从2008年初，手机OS的市场发生了变化，Android崭露头角，中国台湾HTC （宏达电）为美国移动运营商T-mobile 代工，做出了世界上第一部Android手机G1，见图2 。之后，Symbian的追随者Ericsson、LG也纷纷离开Symbian阵营，Nokia 不得不收购了Symbian全部股份。到了2011年Nokia 成立Symbian基金会按照Eclipse 许可将Symbian开源，Nokia 希望借此吸引更多厂商和个人参与到Symbian的发展当中，与开源的Android做最后抗衡。但是大浪淘沙，由于失去了发展的发展最佳时机和自身技术上弱点，Symbian没有能够逃脱退出手机历史舞台的命运。到了2013年1月Nokia 终于宣布，Nokia 808 pureview将是最后一款Symbian手机，在经历了12年的发展之后，Symbian终告结束了。

欲知后事，欢迎继续阅读《嵌入式操作系统史话》第9篇：手机中的嵌入式OS （二）

参考资料：
[1] 和凌志编著 《手机软件平台架构解析》，电子工业出版社
[2] 《嵌入式操作系统史话》第9篇：嵌入式OS的红花绿叶
[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/BREW
[4] https://zh.wikipedia.org/wiki/Symbian

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