智能化、網(wǎng)絡(luò)化給工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備提出了許多新要求，而關(guān)鍵性的應(yīng)用場(chǎng)合又使這些設(shè)備在引入新功能的時(shí)候面臨著更多不容忽視的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，硬件與軟件在這些設(shè)備的價(jià)值、功能和復(fù)雜度中所分擔(dān)的比例也越來越向軟件方面傾斜。工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備制造商應(yīng)該怎樣面對(duì)由此而產(chǎn)生的重大挑戰(zhàn)呢？

智能化、網(wǎng)絡(luò)化帶來新挑戰(zhàn)

　　回想20多年前，各類設(shè)備的功能和復(fù)雜度有90%以上都是依賴于硬件，緩慢的市場(chǎng)節(jié)奏允許開發(fā)人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不緊不慢的精雕細(xì)琢，設(shè)備之間也很少需要信息溝通，更談不上用到寬帶網(wǎng)絡(luò)。

　　如今，各類設(shè)備的功能越來越復(fù)雜，但是品質(zhì)卻絲毫不能因此而打折扣，特別是工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備更是如此。

　　隨著開放標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用，傳感器、控制器和企業(yè)級(jí)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換越來越密切，相應(yīng)地，這些設(shè)備對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的依賴程度也越來越高。各類設(shè)備與Internet的連接能力將整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理能力提升到了新的水平，同時(shí)也對(duì)單個(gè)設(shè)備和整體系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求。同時(shí)，采用性能更高的處理器，可以開發(fā)出智能化程度更高的設(shè)備，而設(shè)備的成本也隨之提高。

　　例如，工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備普遍都要求非常嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性和可靠性，如果要把新技術(shù)引入經(jīng)過多年應(yīng)用驗(yàn)證的原有系統(tǒng)，廠商和用戶對(duì)由此引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)普遍都采取審慎的態(tài)度。他們必須在提升產(chǎn)品性能與效率、降低成本的同時(shí)，還要控制好風(fēng)險(xiǎn)。

　　眾所周知，設(shè)備性能的提高主要來自硬件的進(jìn)步，而功能的豐富多樣化主要來自軟件的復(fù)雜化。怎樣才能在軟件復(fù)雜化的同時(shí)降低成本與風(fēng)險(xiǎn)，這是許多工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備制造廠商面臨的重大挑戰(zhàn)。因此，人們必須用新的思路重新審視工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備的軟件開發(fā)方法。

DSO——軟件開發(fā)新概念

　　確保軟件的可靠性，加快軟件開發(fā)的速度，適應(yīng)不斷增加的復(fù)雜度，解決方案可以歸結(jié)為軟件人員長(zhǎng)期期待的“Reuse(重復(fù)使用)”，也就是以“平臺(tái)”和“構(gòu)件”的思路來“組裝”設(shè)備軟件。正是在這樣的背景下，在設(shè)備軟件開發(fā)領(lǐng)域擁有20多年經(jīng)驗(yàn)的Wind River公司提出了DSO （Device Software Optimization，設(shè)備軟件優(yōu)化）的概念。

　　與傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)的小團(tuán)隊(duì)“作坊式”方法不同，DSO強(qiáng)調(diào)更加完整的企業(yè)級(jí)、全球化解決方案。傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境，一般都是針對(duì)單個(gè)產(chǎn)品，選擇一個(gè)RTOS，再加上一些開發(fā)、調(diào)試工具。DSO方法則完全不同，它是在整個(gè)電子制造企業(yè)和產(chǎn)品生命周期這些更大的范疇內(nèi)對(duì)設(shè)備軟件的開發(fā)、部署和維護(hù)進(jìn)行規(guī)劃，充分考慮到產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的需求，實(shí)現(xiàn)了更大跨度的最優(yōu)化。有了DSO，甚至可以在設(shè)備中注入遠(yuǎn)程管理和維護(hù)功能，讓電子產(chǎn)品提供商或服務(wù)商在自己的辦公室即可對(duì)遠(yuǎn)在地球另一邊用戶現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備提供維護(hù)和支持，從而以更低的成本使設(shè)備的使用率和性能保持最佳狀態(tài)。當(dāng)然，在設(shè)備軟件的開發(fā)階段，DSO工具所提供的遠(yuǎn)程協(xié)同能力允許開發(fā)團(tuán)隊(duì)的諸多成員散布在不同城市、不同時(shí)區(qū)的不同國(guó)家，但卻可以共同交流開發(fā)成果和問題。

　　作為一種平臺(tái)化的方法，DSO主要解決了設(shè)備軟件開發(fā)中所遇到的兩個(gè)問題：一是提供更高層次的基礎(chǔ)，讓設(shè)備軟件開發(fā)人員不必從最原始的功能開始做起；二是設(shè)備軟件人員新編寫的應(yīng)用軟件有高度的可重用性，可以在今后的產(chǎn)品中重復(fù)使用。

　　DSO解決方案所提供的設(shè)備軟件開發(fā)平臺(tái)具有層次高、硬件支持范圍廣、高度集成、高可靠性等特點(diǎn)，其中不僅僅是一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，而是集操作系統(tǒng)、開發(fā)工具和中間件于一身的開發(fā)環(huán)境，同時(shí)還特別強(qiáng)調(diào)配套的全球化技術(shù)支持與服務(wù)。

　　DSO概念首先由Wind River公司 CEO Ken Kleinz在2004 Embedded Systems Conference上的演講中提出。如今，華爾街的金融分析師和IT產(chǎn)業(yè)的觀察家都已經(jīng)把DSO作為一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行分析，表明其市場(chǎng)地位已經(jīng)得以確立。例如，Gartner Research 的研究總監(jiān)Theresa Lanowitz就曾指出，“DSO方法提供了一個(gè)完整的集成化環(huán)境，以及針對(duì)特定市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的中間件?！?/P>

　　對(duì)于設(shè)備軟件開發(fā)商來說，DSO方法可以為設(shè)備軟件的性能、成本和可靠性注入新的活力，從而在根本上增強(qiáng)了電子設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，設(shè)備軟件優(yōu)化（DSO）還提供了統(tǒng)一的、端到端的集成化開發(fā)環(huán)境以及面向特定市場(chǎng)的中間件套件。由此，設(shè)備軟件開發(fā)者不再需要操心操作系統(tǒng)和芯片層面的問題，從而可以集中精力在應(yīng)用軟件的層面來開發(fā)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。而電子制造企業(yè)的決策者則可以全身心地處理整個(gè)企業(yè)層面的問題，例如設(shè)備復(fù)雜性增加所帶來的軟件成本與復(fù)雜度、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和協(xié)同、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化帶來的安全性挑戰(zhàn)以及如何通過網(wǎng)絡(luò)來利用全球各地的資源等問題。

專業(yè)化平臺(tái)——軟件重用新方法

　　相同行業(yè)對(duì)于設(shè)備軟件開發(fā)的需求具有許多共同的特性,因此行業(yè)領(lǐng)域是界定需求特征的重要依據(jù)。面向不同的行業(yè)應(yīng)用，對(duì)設(shè)備軟件平臺(tái)進(jìn)行有針對(duì)性的定制，就比面向所有的行業(yè)提供相同的軟件開發(fā)平臺(tái)具有更好適應(yīng)能力。也就是說，通過面向行業(yè)應(yīng)用，設(shè)備軟件平臺(tái)廠商可以為電子產(chǎn)品廠商提供更多的輔助功能和支持。

　　基于這樣的認(rèn)識(shí)，Wind River不僅長(zhǎng)期研究嵌入式軟件開發(fā)工作中的普遍需求，從中提取出共性的東西，形成普遍適用的開發(fā)平臺(tái)，而且致力于研究分析不同行業(yè)對(duì)于嵌入式軟件開發(fā)的特殊需求，推出了面向特定行業(yè)的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)。目前，Wind River已經(jīng)針對(duì)消費(fèi)電子、工業(yè)及醫(yī)療、國(guó)防軍工、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和汽車電子等領(lǐng)域推出了特定的設(shè)備軟件開發(fā)平臺(tái)，在其中集成了操作系統(tǒng)、開發(fā)工具、連網(wǎng)模塊、通信接口、設(shè)備管理等模塊，為電子產(chǎn)品的開發(fā)提供了全方位的支持。這種做法不僅改變了設(shè)備軟件開發(fā)商的業(yè)務(wù)模式，也改變了整個(gè)電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的生態(tài)，為電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提高客戶滿意度和產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供了更加直接的支持。

　　面向工業(yè)控制與醫(yī)療設(shè)備，Wind River 公司推出的DSO解決方案稱為Wind River Platform for Industrial Devices，其中組合了久經(jīng)業(yè)界應(yīng)用考驗(yàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks、先進(jìn)的開放型軟件開發(fā)套件Wind River Workbench以及有關(guān)安全性、設(shè)備管理和車間網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的中間件、驅(qū)動(dòng)軟件，所支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括CAN、DCOM、OPC、USB、Wi-Fi和IPv4/IPv6。在所有這些功能特性中，都把系統(tǒng)的安全性和可靠性放在了首位。

　　值得強(qiáng)調(diào)的是，作為Wind River工業(yè)控制專用平臺(tái)的有機(jī)組成部分之一，其中包括了內(nèi)容豐富的行業(yè)服務(wù)實(shí)踐（Industrial Services Practice），可以針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域提供專業(yè)化的培訓(xùn)、技術(shù)支持與服務(wù)，從而有效地幫助客戶在市場(chǎng)要求的時(shí)間和成本之內(nèi)完成工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)工作。這些服務(wù)包括：設(shè)備設(shè)計(jì)、BSP及驅(qū)動(dòng)程序優(yōu)化、軟件系統(tǒng)及中間件集成、遺留應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施移植以及實(shí)時(shí)性能調(diào)優(yōu)。

Linux——設(shè)備軟件新動(dòng)力

　　Linux和開放源代碼社群已成為設(shè)備軟件領(lǐng)域的熱門話題。將設(shè)備軟件從原來的平臺(tái)上移植到Linux平臺(tái)，的確可以為電子產(chǎn)品制造企業(yè)帶來不少好處。但是，在工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備這類關(guān)鍵業(yè)務(wù)領(lǐng)域，使用Linux這樣的開源平臺(tái)，許多用戶和設(shè)備制造商仍然存在不小的疑慮。

　　Linux操作系統(tǒng)到處都拿得到，這是選擇Linux的一大好處。但是，如果處理不好，錯(cuò)誤的選擇就可能成為一系列麻煩的開始。操作系統(tǒng)是整個(gè)應(yīng)用的平臺(tái)，最重要的是可靠性。如果你選用的操作系統(tǒng)來源不可靠，就很難相信它能夠成為可靠的設(shè)備軟件平臺(tái)，因而給你的總體擁有成本帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)。在此決策過程中，最重要的一項(xiàng)決定是：選擇商業(yè)套裝Linux軟件平臺(tái)（Commercial Grade Linux），還是自行獲取源代碼并自行完成平臺(tái)和工具的集成和調(diào)試。Wind River公司CMO John Bruggeman指出：“Linux并不缺少功能，而是缺少可靠性的保障。而Wind River可以為L(zhǎng)inux提供這種可靠性?！?/P>

　　Linux平臺(tái)是否可以用于工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備這類關(guān)鍵應(yīng)用，德州儀器公司和波音公司的實(shí)例做出了很好的證明。最近，Wind River公司日前宣布，與德州儀器合作開發(fā)支持TI OMAP2430手持設(shè)備與PDA應(yīng)用處理器的Wind River Linux設(shè)備軟件平臺(tái)，以及風(fēng)河Workbench開發(fā)工具套件（包含Workbench 片上調(diào)試工具等）。通過這項(xiàng)合作計(jì)劃，風(fēng)河Linux平臺(tái)將全面支持OMAP2430處理器的高級(jí)多媒體功能，從而使移動(dòng)手持設(shè)備制造商能夠更快速、更經(jīng)濟(jì)地開發(fā)、測(cè)試和部署各種下一代贏利型多媒體應(yīng)用，如視頻會(huì)議、數(shù)字應(yīng)約、移動(dòng)終端互聯(lián)游戲（mobile-to-mobile gaming）和移動(dòng)電視（mobile TV）等。去年7月，波音公司選擇Wind River 運(yùn)營(yíng)商級(jí)Linux（CGL，Carrier Grade Linux）平臺(tái)，用于多任務(wù)海上巡邏機(jī)（MMA）任務(wù)控制系統(tǒng)。國(guó)際知名的大公司將Wind River Linux應(yīng)用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)于工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備的Linux應(yīng)用具有指標(biāo)性的意義。

　　需要注意的是，Linux只是Wind River設(shè)備軟件專用平臺(tái)的組成部分之一，只有把它植入DSO的整體架構(gòu)之中，特別是與Wind River Workbench開發(fā)工具套件和Wind River全球化的專業(yè)服務(wù)結(jié)合起來，才能夠幫助工業(yè)控制和醫(yī)療設(shè)備制造商應(yīng)對(duì)智能化、網(wǎng)絡(luò)化所帶來的挑戰(zhàn)。