物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在和未來
去年年底有個大新聞就是,F(xiàn)reeRTOS作者加入亞馬遜AWS任首席工程師,正式推出Amazon FreeRTOS。由于Amazon FreeRTOS基于FreeRTOS內核,嵌入式開發(fā)者理解起來就非常容易,開發(fā)環(huán)境本身沒有什么變化。NXP、ST這幾家物聯(lián)網(wǎng)芯片公司的開發(fā)板都有移植好的端到端的介入,所以接受度比較高。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201807/383194.htmRT-Thread
RT-Thread誕生于2006年,由國人自主開發(fā),是一個集RTOS內核、中間件組件和開發(fā)者社區(qū)于一體的技術平臺,由熊譜翔先生帶領并集合開源社區(qū)力量開發(fā)而成,它已成為國內最成熟穩(wěn)定和裝機量最大的開源嵌入式操作系統(tǒng)。RT-Thread也是一個組件完整豐富、簡易開發(fā)、高可擴展性和高安全性的IoT OS。上海睿賽德是RT-Thread背后的服務公司,負責RT-Thread的維護、運營和核心組件開發(fā)等
睿賽德科技COO鄒誠在接受與非網(wǎng)記者采訪時,提到了RT-Thread的特點:“占用資源極小,最小資源占用:1.2KB RAM和2.5KB flash;實時性性能極好,中斷響應時間在1us以內;支持芯片眾多,超過30款主流芯片;已經(jīng)建立起初步良好的軟件生態(tài),目前軟件包當中的軟件數(shù)量超過50個?!?/p>
同時鄒誠還表示:“作為一個OS平臺,生態(tài)建設是一項非常耗時的工作,時間的緊迫性是我們遇到的最大瓶頸。當然,文檔和書籍的相對欠缺、相對FreeeRTOS的裝機量還比較小等都是我們不得不面對的挑戰(zhàn)?!?/p>
未來
去年何老師在接受媒體的采訪時表示:“最后能剩下的操作系統(tǒng)也就只有少數(shù)的幾個。”在眾多產(chǎn)品拼殺的時候,哪些特質才是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的關鍵所在呢?何老師總結出了六點特征。
管理物的能力:從嵌入式系統(tǒng)視角看,“物”是網(wǎng)絡上發(fā)送和接受信息的一個個嵌入式計算小設備(或稱為深嵌入式系統(tǒng)),比如家庭或者工業(yè)現(xiàn)場的智能傳感器?,F(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)設計的一個共識就是降低功耗,常見的方法是系統(tǒng)盡可能快地執(zhí)行,然后立即進入睡眠模式?,F(xiàn)在的處理器核心架構,在低性能狀態(tài)下,可以做到基本上不消耗任何電力。
可伸縮和擴展性的架構:隨著 32 位 MCU 的價格下降,Linux 又無法支持沒有 MMU 的 MCU,RTOS 理所當然地成為運行在 MCU 的物聯(lián)網(wǎng) OS 的首選,原因是基于 RTOS 的設計運行更靈活和可擴展的軟件運行在這些系統(tǒng)中。
泛在互聯(lián)網(wǎng)功能:支持物聯(lián)網(wǎng)常用的無線和有線通信功能,比如支持GPRS/3G/HSPA/4G 等公共網(wǎng)絡的無線通信功能,同時要支持 ZigBee/NFC/RFID/WiFi/Bluetooth 等近場通信功能,還要支持 Ethernet/CAN/USB 有線網(wǎng)絡功能,以及廣受關注的窄帶通信技術NB-IoT 和LoRa。在這些不同的物理和鏈路層接口之上的協(xié)議之間要能夠相互轉換,能夠把從一種協(xié)議獲取到的數(shù)據(jù)報文,轉換成為另外一種協(xié)議的報文發(fā)送出去,最后要能夠遷移到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。
系統(tǒng)的安全性:物聯(lián)網(wǎng)設備中很大一部分是使用 MCU 和資源有限的微處理器,與大型設備相比,這些小型設備更容易保護,不易受同類型威脅的攻擊,更安全。
云計算后臺:物聯(lián)網(wǎng)設備區(qū)別于傳統(tǒng)的設備的標志就是這些設備將產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),如何管理和處理這些數(shù)據(jù)是擺在物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)面前的一個難題,云計算無疑是解決這個難題的最有效的技術手段。選擇支持物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的云計算平臺需要考慮一下的技術因素:
1)支持云計算和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Websocket、RESTful、MQTT和CoAP等)。
2)靈活的標準和設備管理方式。
3)支持安全的遠程固件升級。
4)Web/移動應用開發(fā)的能力。
5)高效和可靠數(shù)據(jù)存儲能力。
先進的編程語言:用于傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語言多數(shù)是C和C++。因為物聯(lián)網(wǎng)設備的特點,互聯(lián)網(wǎng)編程技術將進入物聯(lián)網(wǎng)設備,優(yōu)化后的互聯(lián)網(wǎng)編程語言可以低功耗的MCU上運行,比如Java、Java和Python。需要注意的是,Java總是運行在操作系統(tǒng)之上,所以你的選擇不是C/C++或Java兩者之一,而是C/C++和Java都會使用。
其實物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)要有長足的發(fā)展,與學術界、高校的合作也必不可少。畢竟高校對待技術的視角與商業(yè)界是完全不一樣的,商業(yè)公司更傾向于立竿見影的產(chǎn)生效益,而高校則追求把技術系統(tǒng)的肢解,更加利于學生學習。這點來說,高校的參與會給物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的發(fā)展帶來很大的好處。
參考文獻
[1] 《嵌入式操作系統(tǒng)風云錄:歷史演進與物聯(lián)網(wǎng)未來》——何小慶著;
[2] 楊迪娜. 專家談物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀與未來[J]. 單片機與嵌入式系統(tǒng)應用, 2017, 17(12):5-6.
[3] 《嵌入式操作系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)演進之路》;
[4] 《物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)》專題采訪之RT-Thread;
[5] 《物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)》專題采訪之AliOS Things;
[6] 《物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)》專題采訪之何小慶專訪。
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