Posted By 陸向陽 on 4 月 7, 2016 in 綜論, 觀點, 開放硬體 | 2 comments

作者：陸向陽

對於初入門創客、自造者領域的人，面對目前琳琅滿目的名詞（多數是指系統開發板），有可能無所適從，不知道學什麼好？學的到底是哪個層次？自己發創的應用點子，到底適合用哪個層次的系統板實現，都可能沒有頭緒。對此筆者自身觀察，認為有四個系統層次可供選擇，以下逐一說明。

1. 沒有作業系統

沒有作業系統的最典型開發板為Arduino，只有一顆簡單的8位元微控制器晶片在運作（特殊衍生版本例外），沒有應用程式可以使用，Maker必須自己寫控制程式，頂多呼叫、呼用（Call，大陸稱調用）函式庫來加速、簡化開發，且系統只一直循環執行一個控制程式。

初階Arduino開發板採8位元MCU核心，無法支援作業系統，以週邊感測和控制為主。

除了Arduino外，相容Arduino開發環境的系統板，大致也以這個層次來看待，例如Intel Galileo、Edison、Curie，或MediaTek LinkIt ONE、Realtek Ameba、ESP8266等，雖然這些晶片已是較高階的32位元微處理器晶片，理論與實務上也都執行嵌入式作業系統，但因為相容於Arduino開發環境（抽象與簡化系統），因此相關軟體發展與執行也有些限縮，因此筆者仍將此類開發板歸列於此層次。

2. 簡單作業系統

簡單作業系統即開發板有執行作業系統，且理論上允許同時執行多個應用程式，應用程式可以新增（安裝）、刪除（移除反安裝）、修改（更新修正），不過應用程式的新增刪除仍是在開發階段進行，較難也較少在執行階段進行。

關於此，其實ESP8266與Realtek Ameba均使用FreeRTOS，只要不是使用Arduino開發環境（主要在簡單好入門上手），使用其他較進階、專業的開發環境，確實可以讓開發板同時執行多個應用程式、新增修改刪除應用程式。

一些Maker開發板支援FreeRTOS，如ESP8266和Ameba。

3. 嵌入式Linux

沒有作業系統的典型是使用Arduino開發環境，簡單作業系統的典型是FreeRTOS搭配各種開發工具（C語言、eLua語言、Micro Python語言等），而嵌入式Linux則更進階，典型為OpenWRT。

目前支援OpenWRT的代表性開發板，自然是MTK去年底推出的LinkIt Smart 7688/Duo，該開發板的核心晶片本來就用於Router開發，為了更接近社群，這塊板子的主打賣點之一即是與OpenWRT社群的發展完全同步，此舉也確實擄獲了許多精通此道的PRO Maker的心。

7688／Duo支援OpenWRT

OpneWRT的整體系統又比FreeRTOS更高階，有許多現成的應用程式、驅動程式可以使用，只要在文字命令列下指令即可安裝、移除、更新，不像FreeRTOS多數時候必須用開發工具才能達到同樣目的。

此外因硬體系統資源、規格的增加，OpenWRT也可以連接乙太網路、USB等，但前述的兩者難以具備這些連接能力，多半只具備簡單的GPIO、PWM、ADC，至多是SPI、I2C、UART等晶片間傳輸介面。

4. 桌上型Linux

桌上型Linux是嵌入式Linux的超集合（Super-Set），所有嵌入式Linux具備的桌上型Linux也都具備，並再追加提供如一般Windows的圖形化使用者介面（GUI），可以執行與操作圖形化應用程式，例如Office、Web Browser、PDF Reader，幾乎與一般個人電腦無異。

這類Maker開發板無疑以Raspberry Pi為代表，但現在有愈來愈多的水果派出現，如Banana Pi、Orange Pi等，功能都很強大，運作桌上型Linux完全沒有問題。此外，TI的Beagleboard也屬於這一類型開發板。

高性能的Maker開發板愈來愈多（Source：YouTube）

相對於桌上型Linux，OpenWRT比較缺乏圖形化介面，較適合一些背景運作的應用、運作於無形的應用，例如物聯網閘道器、視訊監視器、寬頻分享器、防火牆、檔案分享器、列印分享器等。

除了當個人電腦運用外，以桌上型Linux為主的開發板也有多種應用，例如用來充當電視盒（媒體播放器），充當科學加速運算的電腦（運用叢集技術）等，或無人機等。

小結

以上主要為軟體執行的說明，若是在開發層面，「沒有作業系統」大體只能用C/C++/Processing程式語言，或Blockly程式語言（Google提出），但「簡單作業系統」以上就有較多種開發選擇，除前述的eLua、Python外，OpenWRT上也可用Node.js（JavaScript）開發。

說來說去，好像「沒有作業系統」相當無用，其實要看應用的複雜性，簡單的應用只要使用「沒有作業系統」即可。另外，「沒有作業系統」因使用微控制器，通常有較好的I/O驅動力（source）、承受力（sink），且有硬體的脈寬調變（PWM），這些多是高階的微處理器比較缺乏，需要時得額外裝配。

所以層次與應用能對應匹配最重要，並無絕對高低之別。

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陸向陽

從電子科系畢業後，即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色，並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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