想象一下：您所在的公司剛剛為一系列觸摸屏設(shè)備投入了大量資金用于定制 Linux 操作系統(tǒng)，因?yàn)樵撛O(shè)備不存在硬件驅(qū)動(dòng)程序支持。除了產(chǎn)品開發(fā)成本外，該公司還因必須自行管理操作系統(tǒng)并提供定期安全更新而產(chǎn)生了未來(lái)成本。

不幸的是，該項(xiàng)目最終以財(cái)務(wù)失敗告終。原因如下：

為自定義 Linux 操作系統(tǒng)提供更新是一項(xiàng)艱巨且成本高昂的任務(wù)。它需要深入的 Linux 知識(shí)才能將外部補(bǔ)丁與自定義更改合并，而不會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)。然后，在構(gòu)建操作系統(tǒng)之后，需要一個(gè)復(fù)雜的基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)以安全可靠的方式分發(fā)這些更新。最后，設(shè)備端需要一個(gè)軟件組件來(lái)下載和安裝這些更新，這樣設(shè)備就不會(huì)變磚。所有這些都會(huì)在原始投資之上引入大量的經(jīng)常性成本。

制造商可能很想完全跳過(guò)無(wú)線 (OTA) 更新功能，因?yàn)樗鼘?shí)施起來(lái)太復(fù)雜了。但一項(xiàng)新的德國(guó)/歐盟法律現(xiàn)在要求對(duì)消費(fèi)設(shè)備進(jìn)行定期操作系統(tǒng)更新，否則公司可能會(huì)面臨違反保修的風(fēng)險(xiǎn)。Android 設(shè)備因不及時(shí)接收更新而臭名昭著，有時(shí)甚至根本不接收更新。

不幸的是，面對(duì)這些新法律，跳過(guò) OTA 將不再是一種選擇。

然后是質(zhì)量問(wèn)題：在一個(gè)由 Android 和 iOS 主導(dǎo)的世界中，用戶期望設(shè)備具有一定程度的響應(yīng)能力、對(duì)圖形的流暢感以及用于導(dǎo)航、打開應(yīng)用程序和更改設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)化方法。正如全世界在開發(fā)第一臺(tái) Mac 時(shí)從史蒂夫·喬布斯那里了解到的那樣，如果不大幅提高處理能力，就很難實(shí)現(xiàn)軟件的美感。而且，在嵌入式世界中，處理能力是有限的。

令人驚嘆的軟件還需要在可用性案例研究、開發(fā)工具、UI 標(biāo)準(zhǔn)、常見 UI 元素等方面進(jìn)行大量投資。

對(duì)于三星這樣僅在 2020 年就售出 2.66 億臺(tái)智能手機(jī)設(shè)備，并且擁有龐大開發(fā)團(tuán)隊(duì)的公司來(lái)說(shuō)，上述成本是可以承受的。但對(duì)于一家只有 100,000 臺(tái)設(shè)備的小公司來(lái)說(shuō)，這種類型的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)可能會(huì)使整個(gè)產(chǎn)品無(wú)法生存。

但是，有一個(gè)選項(xiàng)可以使小型車隊(duì)的項(xiàng)目更可行：嵌入式 Android。

是什么讓嵌入式 Android 變得更好（或更糟）？

Android 基于經(jīng)過(guò)修改的 Linux 內(nèi)核，其中添加了許多功能，例如 WakeLocks 和 Early Suspend 等電源管理功能。

添加的一項(xiàng)改變游戲規(guī)則的功能稱為“Binder IPC”或“Binder 進(jìn)程間通信”，有時(shí)被稱為 Android 的核心。與 Linux 發(fā)行版中使用的資源密集型方法（管道、套接字、內(nèi)存隊(duì)列、共享內(nèi)存等）相比，Binder IPC 是一種輕量級(jí)的進(jìn)程間通信方法。

從開發(fā)人員的角度來(lái)看，Binder IPC 允許所有應(yīng)用程序和系統(tǒng)組件擁有一個(gè)簡(jiǎn)單的通信渠道。有時(shí)，開發(fā)人員甚至不必知道哪個(gè)應(yīng)用程序?qū)?zhí)行特定操作（例如打開相機(jī)或發(fā)送電子郵件）——Android 將負(fù)責(zé)將用戶請(qǐng)求從一個(gè)應(yīng)用程序傳遞到另一個(gè)能夠滿足它的應(yīng)用程序.

Android 還具有應(yīng)用程序沙盒和SELinux以提高安全性，更不用說(shuō)一組豐富的包含組件，可以更輕松地處理圖形、資源、通知、網(wǎng)絡(luò)、位置、電話等。

對(duì)于具有觸摸屏和 GUI 功能的設(shè)備，Android 顯然是 Linux 的贏家。

但是，使用 Android 作為嵌入式操作系統(tǒng)也有其自身的挑戰(zhàn)。

在專業(yè)嵌入式應(yīng)用程序中使用標(biāo)準(zhǔn) Android 的挑戰(zhàn)

想要將 Android 移植到嵌入式系統(tǒng)時(shí)會(huì)遇到一些挑戰(zhàn)。

Android 的 C 庫(kù)（仿生）并非 100% 符合 POSIX。這有時(shí)會(huì)使引入外部代碼變得困難。而且 Android 的文件布局也不符合 Linux 的文件系統(tǒng)層次標(biāo)準(zhǔn)。

Android 不能在開箱即用的自定義嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行。大型手機(jī)制造商可以負(fù)擔(dān)得起大型軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)，他們從 Android 開源項(xiàng)目 (AOSP) 分支出來(lái)并根據(jù)自己的需要對(duì)其進(jìn)行定制。

AOSP 很大。它有800多個(gè)項(xiàng)目。下載代碼需要250GB 的硬件空間。構(gòu)建一個(gè)操作系統(tǒng)版本需要另外 150GB。構(gòu)建過(guò)程可以運(yùn)行數(shù)小時(shí)。

即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的 Android 開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程也是緩慢而復(fù)雜的。對(duì)于 Android 技能為零的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這幾乎是不可能的。

因此，對(duì)于希望從 Linux 轉(zhuǎn)向嵌入式 Android 的公司來(lái)說(shuō)，這是一條捷徑。很多這些公司可能坐擁數(shù)十年的內(nèi)部開發(fā)的定制嵌入式 Linux 庫(kù)。

但對(duì)此有新的認(rèn)識(shí)是，如果公司計(jì)劃將 OTA 更新功能出售給歐盟消費(fèi)者，則必須將其包含在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。這已經(jīng)成為整個(gè)歐盟新車的強(qiáng)制性要求。構(gòu)建有效的 OTA 和 FOTA（Firmware Over The Air）基礎(chǔ)設(shè)施需要巨大的初始工作負(fù)載，以促進(jìn)自動(dòng)構(gòu)建、代碼簽名、上傳和未來(lái)的更新管理。對(duì)于能夠通過(guò) OTA 更新的設(shè)備，需要構(gòu)建設(shè)備配置系統(tǒng)以及安全的固件安裝引擎。當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏洞時(shí)，必須盡快提供安全補(bǔ)丁。

公司還需要為硬件故障、更新回滾和軟件錯(cuò)誤做好準(zhǔn)備。

遺憾的是，谷歌官方將 Android 移植到嵌入式的 Android Things 已被關(guān)閉。這進(jìn)一步加劇了嵌入式 Android 缺乏硬件支持的情況。

在某些情況下，Linux 硬件支持可以說(shuō)被認(rèn)為更好。但是Android是建立在Linux之上的，也就是說(shuō)，如果Linux支持的東西，原則上Android也可以支持。但是，由于應(yīng)用程序接口的抽象級(jí)別很高，可能很難將硬件支持應(yīng)用到實(shí)際應(yīng)用程序中。

此外，Android 最初是為具有固定設(shè)置（小屏幕、預(yù)定義的連接模塊、硬件按鈕、WiFi 等）的設(shè)備設(shè)計(jì)的。將此配置更改為不同的配置是可能的，但如果產(chǎn)品的硬件發(fā)生變化，則可能需要恢復(fù)以前的更改并從頭開始開發(fā)。

從本質(zhì)上講，如果嵌入式 Android 是由經(jīng)驗(yàn)豐富的 Android 開發(fā)人員團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的，那么它比 Linux 具有許多優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，從理論上講，開始使用 Android 就像選擇一個(gè)好的原型設(shè)計(jì)套件來(lái)學(xué)習(xí)一樣簡(jiǎn)單——比如 RockPi、Raspberry Pi 或 i.MX8 SBC 之一。但是，需要一支經(jīng)驗(yàn)豐富的 Android 開發(fā)人員團(tuán)隊(duì)來(lái)大規(guī)模構(gòu)建任何設(shè)備規(guī)模的東西，其中還包括更新新推出的操作系統(tǒng)所需的 OTA 基礎(chǔ)設(shè)施。

為任何機(jī)隊(duì)規(guī)模構(gòu)建可擴(kuò)展的嵌入式 Android 操作系統(tǒng)

嵌入式 Android 挑戰(zhàn)的更有效解決方案通過(guò)提供可根據(jù)底層硬件要求輕松修改的可定制 Android 發(fā)行版來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。例如，emteria.OS是完整形式的 Android。開發(fā)人員會(huì)收到 AOSP 的擴(kuò)展版本，但帶有額外的接口、組件和應(yīng)用程序，可提供許多開箱即用的企業(yè)級(jí)元素，例如：

OTA更新申請(qǐng)

發(fā)布版本控制

操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的簽名，包括自定義密鑰

私人應(yīng)用商店

遠(yuǎn)程訪問(wèn)

信息亭模式

移動(dòng)設(shè)備管理 (MDM)

根訪問(wèn)權(quán)限

下圖中可以看到其中的一些功能。

emteria.OS 堆棧的簡(jiǎn)化示意圖。（來(lái)源：emteria GmbH）

雖然是emteria。操作系統(tǒng)根據(jù)任何給定的BSP或OEM的要求進(jìn)行修改，處理MDM、OTA和FOTA的底層基礎(chǔ)設(shè)施不需要修改。因此，該操作系統(tǒng)與數(shù)百萬(wàn)現(xiàn)有應(yīng)用程序和庫(kù)保持兼容，而更新在emteria的服務(wù)器上處理，并由fleet manager按自己的時(shí)間表推送到設(shè)備上，通過(guò)web瀏覽器控制。

盡管安卓作為嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越受歡迎，但由于缺乏面向小型車隊(duì)的專用操作系統(tǒng)供應(yīng)商，該行業(yè)仍然支離破碎，并為有缺陷的軟件打開了大門，這些軟件可能會(huì)在新的歐盟制度下引發(fā)保修條款。

從更大的角度來(lái)看，缺乏適合中型嵌入式設(shè)備的高度可定制、開發(fā)人員友好和用戶友好的操作系統(tǒng)，已成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)的需求中創(chuàng)新的主要障礙。嵌入式安卓的更新版本，如emteria。操作系統(tǒng)是向嵌入式安卓領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)的一步，將安卓的功能以很低的成本提供給原始設(shè)備制造商。通過(guò)減少現(xiàn)有的創(chuàng)新障礙，更有效的嵌入式安卓版本使解決方案構(gòu)建者能夠?qū)Ｗ⒂谠黾涌蛻魞r(jià)值，而不是解決操作系統(tǒng)挑戰(zhàn)。

審核編輯 黃昊宇