2024年6月3日发(作者：税运珹)

嵌入式系统专题

T

伴随

RON

生活的另一个

操作系统世界

中国家用电器研究院

家电智能与节能技术研究所赵鹏

在国内，相比Windows、Linux这样耳

熟能详的操作系统而言，TRON恐怕极少为

人所知，可它却悄然伴随着我们的生活，并

起到了非常巨大的作用。正如星光璀璨的明

星在台前拥有极高的知名度，而幕后的舞美

灯光造型设计师却默默无闻倾力付出一样，

在全球每年生产的上百亿只微处理器所应用

的操作系统中，TRON是其中的巨头。

TRON（TheReal-timeOperating

SYSTEMNucleus）是一种在国内知名度非

常低的嵌入式实时操作系统，但是却占据

了全球微处理器操作系统市场大约60%的

份额，这远远超过了Windows系统仅安装

在1.5亿台计算机上的普及程度，TRON已

经安装到了全球30亿到40亿台电子产品当

中，涉及手机、数码相机、通信设备、媒

体播放器、汽车电子和制造业机器等广泛

领域。主要用户包括NTTDoCoMo、丰田、

佳能、理光、松下、索尼、NEC、东芝、日

立、富士通等国际著名企业，且已在其各

自的领域使用了20年。

TRON到底拥有何种魅力，能成为世界

上应用最多的操作系统，并出现在数以十

亿计的电子产品中呢？

TRON是由日本东京大学坂村健教授于

1984年提出的计算机操作系统规范，目的

是构建一种理想的计算机结构，实现新的

计算体系——泛在计算环境（Ubiquitous

ComputingEnvironment）。所谓“泛在计

算环境”是指将微型计算机嵌入到日常生

活中的所有机器、设备、工具中，通过网

络相互通信，协调运行，以实现高度计算

机化的社会环境。为了使计算机嵌入到包

括移动通信器等在内的各种机器中，需要

这种计算机结构必须小型化并有很好的实

时性能。为此，1984年坂村健教授倡导启动

了“TRON项目计划”。

TRON系统刚刚面市时，日本业界将其

称为一种可以打破微软垄断地位的自制软

件，认为这种系统将可使日本计算机企业

不再承担必须向微软购买Windows系统时

必须支付的费用。但这一梦想在1989年却被

打碎，当时美国得知日本政府准备把TRON

安装到学校的计算机中后，就威胁要将

TRON列为不公平贸易壁垒之一。不少计算

机企业因为担心失去美国市场而中断了与

TRON的联系。尽管坂村健教授对当时的状

况很失望，但并未放弃，继续致力于TRON

在微处理器操作系统的研究应用。

在这20年间，“TRON项目计划”先后

推出了ITRON（嵌入式系统用实时操作系统

规范）、JTRON（Java与ITRON的混合操作

系统规范）、BTRON（计算机及手机信息终

端等最终客户直接操作的操作系统规范体

系）、CTRON（以通信控制及信息处理为目

的的操作系统接口规范）及TRONHMI（面

向各种电子机器的人机界面标准）等规范。

“TRON项目计划”为了向全世界推

广，一直采用结构自由开源、“弱标准

化”的方针，曾经出现过多种版本的开发

环境及操作系统式样。随着嵌入式系统的

高功能、网络化、高度HMI化，软件开发和

调试都变的非常复杂。TRON相关软件的可

移植性、可重用性出现了问题。加之嵌入

软件开发技术人员严重不足，缺乏可以兼

容的软件中间件。

为了实现更为理想的实时操作系统的嵌

入式计算结构，“TRON项目计划”开始了一

次新的革命——启动了T-Engine项目计划。

T-Engine是为在短时间内高效开发实

时嵌入式系统而设计的，由标准化硬件结

构（T-Engine）与标准开源结构实时操作

系统核心（T-Kernel）组成的嵌入式系统的

开放式标准平台。

在T-Engine开发过程中，搭载的CPU为

可变的，而规定了其他硬件结构规范、操

作系统核心界面规范、对象数据格式规范

等要素，使TRON在标准化的基础结构上，

具备充分的外围资源及开发环境。这个开

放式标准平台结构的最大目标是将CPU从

基础结构中独立出来，使在T-Kernel上开发

的中间件可不依存于CPU结构而移植。

通过使用丰富的中间件，可以做到大幅

度缩短应用系统开发时间及降低成本；通过

使用高质量的硬件和软件，可方便的进行调

试；在小批量生产时，可照原样开发平台；

由于系统稳定、尺寸小，很容易使其直接成

为商品，在很短时间内投向市场。

为了将T-Engine这种体系结构向全世

界推广，2002年成立了T-Engine论坛，该

论坛已经在全世界拥有390家会员公司（截

至2008年11月）。

在2003年的年底，微软公司也终于

加入T-Kernel阵营，为未来“泛网社会”

（UbiquitousNetworkSociety）共同努力。美

国微软公司副总裁古川享宣布微软公司加入

T-Kernel阵营，这一合作被评论为“历史性

进展”。普遍认为这是时代变化的象征——

虽然微软公司是PC机时代的最大赢家，但是

实时嵌入式系统方面，现在已不再是微软公

司一家企业就能垄断一切的时代了。

现如今，TRON技术已经伴随在我们日

常的生活左右。公共交通卡片收费系统、

高速公路管理、手机移动互联、物流运输

监管、商品防伪，以及知名家电品牌所提

出的全面智能控制家庭解决方案等等，无

一不包含着TRON的实际应用。而应用如此

广泛并给我们的生活带来便利和巨大经济

价值的TRON，却是完全免费提供使用的。

坂村健教授将20年研究的心血结

晶——标准开源结构实时操作系统核心

（T-Kernel）公开于世，只要遵守T-Engine

论坛制定的T-License（T-Kernel的源代码

许可协议），任何人都可以免费使用。坂

村健教授说：“我认为就一种类似社会基

础设施的产品向用户征收费用是不对的，

这样做还会阻碍计算机行业的发展，庞大

的基础设施应

该是免费提供

的。”如果坂村

健教授决定向每

位T-Kernel用户

收取10美分的费

用，那么到现在

他早就轻而易举

的成为一位亿万

ChinaApplianceTechnology

43

T

echnical

Papers

论文论述

富翁了。

坂村健教授现任东京大学信息学环

研究生院副院长、教授、博导，研究方向

为计算机系统结构。他不仅是世界上研究

计算机结构的知名学者、工学博士。也

是IEEE（美国电气和电子工程师协会）的

ComputerSociety的Fellow，GoldenCore

Member。现在，坂村健教授在TRON计

算机系统理论基础上，致力于泛在计算

（ubiquitouscomputing）技术的研究。

随着世界范围内，TRON不断被新的企

业和应用领域所使用，由坂村健教授所倡导

的以TRON为基础的“泛网时代”正一步一

步向我们走来。国内嵌入式系统还属于起步

发展阶段，为经济发展、现代化建设推波助

澜，同时也让人民生活质量更上一个台阶，

如何学以致用，把TRON推向国内更多更广

的领域，并结合我国实际情况，开发出更加

符合国情的拥有我国自主知识产权的TRON

相关技术，将是我们面临的挑战。

T-Engine基础结构

T-Engine由硬件和软件环境组成，其

中软件环境又包括设备驱动、中间件、开

发环境、安全系统等部分，是一个完整的

嵌入式计算平台系统。

T-Engine硬件结构规范

根据应用范围，T-Engine硬件平台分

为以下4个系列产品。

标准T-Engine（标准T引擎）

面向便携型信息机器及高功能手机电

话等，软件规模比较大，且硬件资源也较

T-Engine系列开发平台

（从左到右依次是StandT-Engine、μT-

Engine、nT-Engine、ρT-Engine）

丰富的嵌入式机器的开发平台。T-Kernel与

MMU一起运行。

μT-Engine（微型T引擎）

面向家电及计量测绘机器等，软件规模

较小的嵌入式开发平台，T-Kernel可以以没

44

ChinaApplianceTechnology

有MMU的模式运行，主要是为了进行机器

控制的开发用平台，用于可移动信息机器、

家用电气及计量测绘机器等的设计开发。

nT-Engine（微毫T引擎）

是用于照明器具、开关、锁、阀门等

小型家电机器中使用的硬币大小的嵌入式

机器平台。

pT-Engine（微微T引擎）

为了在传感器节点及静止物体控制中

使用的单个芯片机器的平台。它根据低耗

电型的无线协议进行数据的收发，可以组

装到泛在计算环境的所有物品中。

T-Engine软件结构规范

T-Engine的软件环境主要包括T-monitor、

T-Kernel、T-kernel的各种扩展、标准设备驱

动以及中间件等外围软件几个部分:

表T-Engine的硬件结构规范

T-Engine结构规范

μT-Engine结构规范

CPU

有（32位）有

MMU必须任意

RAM16Mbyte~4Mbyte~

闪存4Mbyte~

序列I/O38400bps~

日历时钟有

音响CODEC有无

eTRON芯片I/F有

LCD屏I/F有无

触屏I/F有无

扩展板I/F有

其它I/FPCMCIA插口Type2CF卡插口Type2×1

×1USBHost×1MMC卡插口×1

板的大小75mm×120mm60mm×85mm

T-monitor：是作为启动实时OS核心

及支援调试的软件。

T-Kernel：T-kernel是在标准

T-Engine、μT-Engine上运行的标准实时

操作系统核心软件。其优点是:第一，对外

部要求的高速应答（实时性能）；第二，

可以通过动态资源管理功能及单源码原则

等，实现在T-kernel上构筑的中间件及应用

软件的高度兼容性。

T-kernel的各种扩展：为了提供更

广泛功能的OS的扩展部分，分为“自身扩

展部分”(NativeExtension)与“移植扩展

部分”(PortedExtension)两种。自身扩展

部分包括有T-Kernel/TE(TinyExtension）、

T-Kernel/SE(StandardExtension)和

T-Kernel/EE(EnterpriseExtension)三种。

移植扩展部分是将已有的中间件及

Kernel移植到T-Kernel上的部分。现在

已经开发出或者正在开发的有以下一些:

/T-Kernel、T-Wireless、

T-Java、T-Linux、T-Integrator等。

标准设备驱动

是一种用来吸收每个T-Engine机器的

硬件差别的软件。在T-Engine上搭载的标

准的驱动，规定了标准的API规范。另外，

为了便于开发新设备以及专用设备的驱动

软件，还将公开设备驱动的参考代码。

中间件

是指在T-Kernel上运行的各种中间件，

包括各种网络用的协议堆栈、文件系统、

日语处理、假名汉字变换、eTRON相关的

安全软件、GUI、声音处理、Java等。为了

保证中间件的兼容性，这些可以组合的中

间件信息根据T-Format在T-Engine计划的

数据库中集中管理，并根据T-Licenst的规

定利用T-dist体系广泛传播配发。

开发环境

在T-Engine基础结构规范中，不对开

发环境进行标准化。但为了确保软件的兼

容性，有必要规定源代码及二进制代码的

标准规范形式。因此，关于源代码及对象

代码的形式，规定以gcc中的内容为准。

T-Kernel与其他OS的混合联接结构:T-Bus

目前，市场上在各个领域中已经存在

各种基本软件（Kernel等），还形成了很多

软件资产。为了在T-kernel中利用这些软件

资产，系统提供称为“T-Bus”的机制。使

用它可以使已有的基本软件与T-Kernel在同

一台计算机上运行。

eTRON

T-Engine的设计前提是能随时连接

网络。在TRON基础结构中通用的安全基

础结构是eTRON（EntityanyEconomy

TRON）。在泛在计算环境中，很有可能通

过网络分解的手段被他人偷窥到家中的情

况，或被对方窃取控制权。因此，有必要

对计算环境的所有机器限制权限，例如，

要听从于哪台机器的指示，向何处发送信

息等。在使用T-Engine的机器中，将这些

访问管理信息作为eTRON的“电子实体”

来处理，一般人便可以简单地进行设定，

并实现严密的安全管理。

【编辑：李鹏】

2024年6月3日发(作者：税运珹)

嵌入式系统专题

T

伴随

RON

生活的另一个

操作系统世界

中国家用电器研究院

家电智能与节能技术研究所赵鹏

在国内，相比Windows、Linux这样耳

熟能详的操作系统而言，TRON恐怕极少为

人所知，可它却悄然伴随着我们的生活，并

起到了非常巨大的作用。正如星光璀璨的明

星在台前拥有极高的知名度，而幕后的舞美

灯光造型设计师却默默无闻倾力付出一样，

在全球每年生产的上百亿只微处理器所应用

的操作系统中，TRON是其中的巨头。

TRON（TheReal-timeOperating

SYSTEMNucleus）是一种在国内知名度非

常低的嵌入式实时操作系统，但是却占据

了全球微处理器操作系统市场大约60%的

份额，这远远超过了Windows系统仅安装

在1.5亿台计算机上的普及程度，TRON已

经安装到了全球30亿到40亿台电子产品当

中，涉及手机、数码相机、通信设备、媒

体播放器、汽车电子和制造业机器等广泛

领域。主要用户包括NTTDoCoMo、丰田、

佳能、理光、松下、索尼、NEC、东芝、日

立、富士通等国际著名企业，且已在其各

自的领域使用了20年。

TRON到底拥有何种魅力，能成为世界

上应用最多的操作系统，并出现在数以十

亿计的电子产品中呢？

TRON是由日本东京大学坂村健教授于

1984年提出的计算机操作系统规范，目的

是构建一种理想的计算机结构，实现新的

计算体系——泛在计算环境（Ubiquitous

ComputingEnvironment）。所谓“泛在计

算环境”是指将微型计算机嵌入到日常生

活中的所有机器、设备、工具中，通过网

络相互通信，协调运行，以实现高度计算

机化的社会环境。为了使计算机嵌入到包

括移动通信器等在内的各种机器中，需要

这种计算机结构必须小型化并有很好的实

时性能。为此，1984年坂村健教授倡导启动

了“TRON项目计划”。

TRON系统刚刚面市时，日本业界将其

称为一种可以打破微软垄断地位的自制软

件，认为这种系统将可使日本计算机企业

不再承担必须向微软购买Windows系统时

必须支付的费用。但这一梦想在1989年却被

打碎，当时美国得知日本政府准备把TRON

安装到学校的计算机中后，就威胁要将

TRON列为不公平贸易壁垒之一。不少计算

机企业因为担心失去美国市场而中断了与

TRON的联系。尽管坂村健教授对当时的状

况很失望，但并未放弃，继续致力于TRON

在微处理器操作系统的研究应用。

在这20年间，“TRON项目计划”先后

推出了ITRON（嵌入式系统用实时操作系统

规范）、JTRON（Java与ITRON的混合操作

系统规范）、BTRON（计算机及手机信息终

端等最终客户直接操作的操作系统规范体

系）、CTRON（以通信控制及信息处理为目

的的操作系统接口规范）及TRONHMI（面

向各种电子机器的人机界面标准）等规范。

“TRON项目计划”为了向全世界推

广，一直采用结构自由开源、“弱标准

化”的方针，曾经出现过多种版本的开发

环境及操作系统式样。随着嵌入式系统的

高功能、网络化、高度HMI化，软件开发和

调试都变的非常复杂。TRON相关软件的可

移植性、可重用性出现了问题。加之嵌入

软件开发技术人员严重不足，缺乏可以兼

容的软件中间件。

为了实现更为理想的实时操作系统的嵌

入式计算结构，“TRON项目计划”开始了一

次新的革命——启动了T-Engine项目计划。

T-Engine是为在短时间内高效开发实

时嵌入式系统而设计的，由标准化硬件结

构（T-Engine）与标准开源结构实时操作

系统核心（T-Kernel）组成的嵌入式系统的

开放式标准平台。

在T-Engine开发过程中，搭载的CPU为

可变的，而规定了其他硬件结构规范、操

作系统核心界面规范、对象数据格式规范

等要素，使TRON在标准化的基础结构上，

具备充分的外围资源及开发环境。这个开

放式标准平台结构的最大目标是将CPU从

基础结构中独立出来，使在T-Kernel上开发

的中间件可不依存于CPU结构而移植。

通过使用丰富的中间件，可以做到大幅

度缩短应用系统开发时间及降低成本；通过

使用高质量的硬件和软件，可方便的进行调

试；在小批量生产时，可照原样开发平台；

由于系统稳定、尺寸小，很容易使其直接成

为商品，在很短时间内投向市场。

为了将T-Engine这种体系结构向全世

界推广，2002年成立了T-Engine论坛，该

论坛已经在全世界拥有390家会员公司（截

至2008年11月）。

在2003年的年底，微软公司也终于

加入T-Kernel阵营，为未来“泛网社会”

（UbiquitousNetworkSociety）共同努力。美

国微软公司副总裁古川享宣布微软公司加入

T-Kernel阵营，这一合作被评论为“历史性

进展”。普遍认为这是时代变化的象征——

虽然微软公司是PC机时代的最大赢家，但是

实时嵌入式系统方面，现在已不再是微软公

司一家企业就能垄断一切的时代了。

现如今，TRON技术已经伴随在我们日

常的生活左右。公共交通卡片收费系统、

高速公路管理、手机移动互联、物流运输

监管、商品防伪，以及知名家电品牌所提

出的全面智能控制家庭解决方案等等，无

一不包含着TRON的实际应用。而应用如此

广泛并给我们的生活带来便利和巨大经济

价值的TRON，却是完全免费提供使用的。

坂村健教授将20年研究的心血结

晶——标准开源结构实时操作系统核心

（T-Kernel）公开于世，只要遵守T-Engine

论坛制定的T-License（T-Kernel的源代码

许可协议），任何人都可以免费使用。坂

村健教授说：“我认为就一种类似社会基

础设施的产品向用户征收费用是不对的，

这样做还会阻碍计算机行业的发展，庞大

的基础设施应

该是免费提供

的。”如果坂村

健教授决定向每

位T-Kernel用户

收取10美分的费

用，那么到现在

他早就轻而易举

的成为一位亿万

ChinaApplianceTechnology

43

T

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Papers

论文论述

富翁了。

坂村健教授现任东京大学信息学环

研究生院副院长、教授、博导，研究方向

为计算机系统结构。他不仅是世界上研究

计算机结构的知名学者、工学博士。也

是IEEE（美国电气和电子工程师协会）的

ComputerSociety的Fellow，GoldenCore

Member。现在，坂村健教授在TRON计

算机系统理论基础上，致力于泛在计算

（ubiquitouscomputing）技术的研究。

随着世界范围内，TRON不断被新的企

业和应用领域所使用，由坂村健教授所倡导

的以TRON为基础的“泛网时代”正一步一

步向我们走来。国内嵌入式系统还属于起步

发展阶段，为经济发展、现代化建设推波助

澜，同时也让人民生活质量更上一个台阶，

如何学以致用，把TRON推向国内更多更广

的领域，并结合我国实际情况，开发出更加

符合国情的拥有我国自主知识产权的TRON

相关技术，将是我们面临的挑战。

T-Engine基础结构

T-Engine由硬件和软件环境组成，其

中软件环境又包括设备驱动、中间件、开

发环境、安全系统等部分，是一个完整的

嵌入式计算平台系统。

T-Engine硬件结构规范

根据应用范围，T-Engine硬件平台分

为以下4个系列产品。

标准T-Engine（标准T引擎）

面向便携型信息机器及高功能手机电

话等，软件规模比较大，且硬件资源也较

T-Engine系列开发平台

（从左到右依次是StandT-Engine、μT-

Engine、nT-Engine、ρT-Engine）

丰富的嵌入式机器的开发平台。T-Kernel与

MMU一起运行。

μT-Engine（微型T引擎）

面向家电及计量测绘机器等，软件规模

较小的嵌入式开发平台，T-Kernel可以以没

44

ChinaApplianceTechnology

有MMU的模式运行，主要是为了进行机器

控制的开发用平台，用于可移动信息机器、

家用电气及计量测绘机器等的设计开发。

nT-Engine（微毫T引擎）

是用于照明器具、开关、锁、阀门等

小型家电机器中使用的硬币大小的嵌入式

机器平台。

pT-Engine（微微T引擎）

为了在传感器节点及静止物体控制中

使用的单个芯片机器的平台。它根据低耗

电型的无线协议进行数据的收发，可以组

装到泛在计算环境的所有物品中。

T-Engine软件结构规范

T-Engine的软件环境主要包括T-monitor、

T-Kernel、T-kernel的各种扩展、标准设备驱

动以及中间件等外围软件几个部分:

表T-Engine的硬件结构规范

T-Engine结构规范

μT-Engine结构规范

CPU

有（32位）有

MMU必须任意

RAM16Mbyte~4Mbyte~

闪存4Mbyte~

序列I/O38400bps~

日历时钟有

音响CODEC有无

eTRON芯片I/F有

LCD屏I/F有无

触屏I/F有无

扩展板I/F有

其它I/FPCMCIA插口Type2CF卡插口Type2×1

×1USBHost×1MMC卡插口×1

板的大小75mm×120mm60mm×85mm

T-monitor：是作为启动实时OS核心

及支援调试的软件。

T-Kernel：T-kernel是在标准

T-Engine、μT-Engine上运行的标准实时

操作系统核心软件。其优点是:第一，对外

部要求的高速应答（实时性能）；第二，

可以通过动态资源管理功能及单源码原则

等，实现在T-kernel上构筑的中间件及应用

软件的高度兼容性。

T-kernel的各种扩展：为了提供更

广泛功能的OS的扩展部分，分为“自身扩

展部分”(NativeExtension)与“移植扩展

部分”(PortedExtension)两种。自身扩展

部分包括有T-Kernel/TE(TinyExtension）、

T-Kernel/SE(StandardExtension)和

T-Kernel/EE(EnterpriseExtension)三种。

移植扩展部分是将已有的中间件及

Kernel移植到T-Kernel上的部分。现在

已经开发出或者正在开发的有以下一些:

/T-Kernel、T-Wireless、

T-Java、T-Linux、T-Integrator等。

标准设备驱动

是一种用来吸收每个T-Engine机器的

硬件差别的软件。在T-Engine上搭载的标

准的驱动，规定了标准的API规范。另外，

为了便于开发新设备以及专用设备的驱动

软件，还将公开设备驱动的参考代码。

中间件

是指在T-Kernel上运行的各种中间件，

包括各种网络用的协议堆栈、文件系统、

日语处理、假名汉字变换、eTRON相关的

安全软件、GUI、声音处理、Java等。为了

保证中间件的兼容性，这些可以组合的中

间件信息根据T-Format在T-Engine计划的

数据库中集中管理，并根据T-Licenst的规

定利用T-dist体系广泛传播配发。

开发环境

在T-Engine基础结构规范中，不对开

发环境进行标准化。但为了确保软件的兼

容性，有必要规定源代码及二进制代码的

标准规范形式。因此，关于源代码及对象

代码的形式，规定以gcc中的内容为准。

T-Kernel与其他OS的混合联接结构:T-Bus

目前，市场上在各个领域中已经存在

各种基本软件（Kernel等），还形成了很多

软件资产。为了在T-kernel中利用这些软件

资产，系统提供称为“T-Bus”的机制。使

用它可以使已有的基本软件与T-Kernel在同

一台计算机上运行。

eTRON

T-Engine的设计前提是能随时连接

网络。在TRON基础结构中通用的安全基

础结构是eTRON（EntityanyEconomy

TRON）。在泛在计算环境中，很有可能通

过网络分解的手段被他人偷窥到家中的情

况，或被对方窃取控制权。因此，有必要

对计算环境的所有机器限制权限，例如，

要听从于哪台机器的指示，向何处发送信

息等。在使用T-Engine的机器中，将这些

访问管理信息作为eTRON的“电子实体”

来处理，一般人便可以简单地进行设定，

并实现严密的安全管理。

【编辑：李鹏】