關(guān)注自由和開源軟件

為什么關(guān)注“自由和開源軟件”？使用自由和開源軟件 (FOSS)群體的迅速擴(kuò)增，從1980年以來，體現(xiàn)了嵌入式行業(yè)最重要的全面長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)。第一，獲得 FOSS軟件許可，就可以使用源代碼，同時(shí)還賦予開發(fā)人員研究、變更、改進(jìn)軟件設(shè)計(jì)的權(quán)利。第二，在每一類主要軟件的生命周期中，F(xiàn)OSS已經(jīng)或者必將發(fā)揮一定的作用，影響從64位服務(wù)器到8位微控制器的一切平臺(tái)。FOSS將從根本上改變所有用戶和開發(fā)人員對(duì)于軟件價(jià)值主張的看法。因此，大部分嵌入式開發(fā)人員或早或晚都會(huì)在設(shè)計(jì)中使用FOSS。

什么是FOSS

“自由軟件”與“開源軟件”的主要區(qū)別在于其內(nèi)含的自由概念不同。“自由軟件”許可尊重最終用戶的幾項(xiàng)基本自由：運(yùn)行軟件的自由;研究和更改軟件的自由;再分發(fā)副本的自由；改進(jìn)程序和發(fā)布這些改進(jìn)的自由可以自由地做這些事情，意味著您不必征求許可或者支付費(fèi)用獲得許可，這是一個(gè)關(guān)于自由的問題，而非商業(yè)問題，因此應(yīng)理解為“言論自由，而不是免費(fèi)啤酒”。

另外還應(yīng)注意，這些自由是針對(duì)“最終用戶”而言，而不是開發(fā)人員，也不是軟件分發(fā)者。

另一方面，“開源軟件”并非始終賦予最終用戶同樣的自由，但它賦予“開發(fā)人員”訪問源代碼等權(quán)利。4種開源許可都允許開發(fā)人員創(chuàng)建專有閉源軟件，而不要求分發(fā)最終成果的源代碼。BSD（伯克利軟件發(fā)行）許可就是其中一例，它允許以二進(jìn)制形式再分發(fā)軟件，無需提供源代碼。

在現(xiàn)實(shí)世界中，閉源或?qū)Ｓ熊浖cFOSS主要區(qū)別在于大眾協(xié)作開發(fā)的性質(zhì)不同，前者大家都獨(dú)立開發(fā)各自的項(xiàng)目，而后者任何用戶都可能成為開發(fā)人員，報(bào)告并修正缺陷，或者增加新特性。

FOSS受到嵌入式市場(chǎng)歡迎的原因很簡(jiǎn)單，主要是經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，它能降低軟件成本，加快產(chǎn)品上市。FOSS將“自主開發(fā)”的開發(fā)人員變?yōu)橄到y(tǒng)集成者，使其能專注于產(chǎn)品增值和與眾不同的特性，而不是一次次重復(fù)產(chǎn)生相同的基本結(jié)構(gòu)和功能。這是控制軟件開發(fā)成本的唯一行之有效的方法。無論何種組織機(jī)構(gòu)，總會(huì)處于采用開源軟件五個(gè)階段中的某一階段。

表1:采用FOSS的五個(gè)階段

雖然許多人將FOSS等同于著名的Linux®內(nèi)核或者基于Linux的發(fā)行版，但在嵌入式開發(fā)中，超出Linux范圍使用FOSS已經(jīng)非常普遍；幾乎四分之三的組織都在使用它，涉及到成千上萬個(gè)項(xiàng)目。然而，隨著基于Linux的嵌入式系統(tǒng)越來越受歡迎，為嵌入式外設(shè)（ADC、DAC、音頻編解碼器、加速度計(jì)、觸摸屏控制器等）提供Linux驅(qū)動(dòng)程序的需求變得日益迫切。

ADI公司創(chuàng)建、修改和維護(hù)的驅(qū)動(dòng)程序的各層：

•在何處進(jìn)行維護(hù)（驅(qū)動(dòng)程序的下載位置）

•接口代碼（用于內(nèi)核的公共代碼）——允許在您的平臺(tái)上使用驅(qū)動(dòng)程序

•驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)慣例（哪些文件可以修改或提供，哪些不能）

•何處可以找到代碼——如何提交缺陷和問題報(bào)告

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

多數(shù)Linux用戶都樂于不知道Linux內(nèi)核所涉及的底層硬件復(fù)雜性和問題，往往會(huì)吃驚地發(fā)現(xiàn)內(nèi)核大部分都與運(yùn)行于其上的硬件無關(guān)。事實(shí)上，Linux內(nèi)核中的多數(shù)源代碼都與獨(dú)立于架構(gòu)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有關(guān)：在Linux2.6.32.6內(nèi)核的全部7 934 5669行代碼中，有4 758 810行代碼（60%以上）都位于./drivers,./sound和./firmware目錄下，比例之高令人震驚。與架構(gòu)有關(guān)的代碼只占Linux內(nèi)核的很小一部分，全部22種不同架構(gòu)僅有1 501 545行代碼（18.9%）。Linux內(nèi)核支持的前10大架構(gòu)如表2所示。

表2:Linux內(nèi)核支持的前10大架構(gòu)

這說明，與架構(gòu)無關(guān)約占內(nèi)核源代碼的60%的驅(qū)動(dòng)程序具有舉足輕重的作用。對(duì)于每種支持Linux的硬件，都有人編寫過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。自2007年以來，ADI公司一直位列為L(zhǎng)inux內(nèi)核10貢獻(xiàn)代碼最多的20家公司之一，并設(shè)立了專職團(tuán)隊(duì)從事Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本知識(shí)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序用作硬件與使用硬件的應(yīng)用程序（用戶代碼）或內(nèi)核之間的轉(zhuǎn)譯器，它將硬件的工作細(xì)節(jié)隱藏于幕后，從而起到簡(jiǎn)化編程的作用。編程人員可以利用一套標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)用方法（系統(tǒng)調(diào)用）編寫高級(jí)應(yīng)用程序代碼，而不必關(guān)心它將控制的特定硬件或運(yùn)行于其上的處理器。借助定義明確的內(nèi)部應(yīng)用程序編程接口（內(nèi)核API），應(yīng)用程序代碼便可以通過與軟件上層結(jié)構(gòu)或底層硬件無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方式與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)接口。