物聯網操作系統(tǒng)的過去、現在和未來

　　去年年底有個大新聞就是，FreeRTOS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這幾家物聯網芯片公司的開發(fā)板都有移植好的端到端的介入，所以接受度比較高。

　RT-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;已經建立起初步良好的軟件生態(tài)，目前軟件包當中的軟件數量超過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)也就只有少數的幾個。”在眾多產品拼殺的時候，哪些特質才是物聯網操作系統(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)現場的智能傳感器?，F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。現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 的物聯網 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。

　　泛在互聯網功能：支持物聯網常用的無線和有線通信功能，比如支持GPRS/3G/HSPA/4G 等公共網絡的無線通信功能，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議之間要能夠相互轉換，能夠把從一種協議獲取到的數據報文，轉換成為另外一種協議的報文發(fā)送出去，最后要能夠遷移到互聯網協議。

　　系統(tǒng)的安全性：物聯網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：物聯網設備區(qū)別于傳統(tǒng)的設備的標志就是這些設備將產生海量的數據，如何管理和處理這些數據是擺在物聯網企業(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。選擇支持物聯網系統(tǒng)的云計算平臺需要考慮一下的技術因素：

　　1)支持云計算和物聯網協議(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)高效和可靠數據存儲能力。

　　先進的編程語言：用于傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語言多數是C和C++。因為物聯網設備的特點，互聯網編程技術將進入物聯網設備，優(yōu)化后的互聯網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。

　　其實物聯網操作系統(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網操作系統(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：歷史演進與物聯網未來》——何小慶著;

　　[2] 楊迪娜. 專家談物聯網操作系統(tǒng)的現狀與未來[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)與物聯網演進之路》;

　　[4] 《物聯網操作系統(tǒng)》專題采訪之RT-Thread;

　　[5] 《物聯網操作系統(tǒng)》專題采訪之AliOS Things;

　　[6] 《物聯網操作系統(tǒng)》專題采訪之何小慶專訪。