RT-Thread 3.0 驅動物聯網快速發展

作者/鄒誠 睿賽德電子科技 COO

　　*本文源于“嵌入式系統聯誼會主題討論會(總第22次)——物聯網操作系統現狀與發展前景研討會”上作者的報告。該會議主辦方：嵌入式系統聯誼會，時間：2017年11月12日，地點：北京航空航天大學。

　　我們先來看一下，物聯網操作系統所處的一個行業背景。三年前，整個無線SoC、MCU芯片供應，基本上都由國外廠商所壟斷，如高通、ST、恩智浦等;但是未來，像樂鑫、GD這樣的國產芯片廠商將會逐漸增多，迅速崛起，成為中國市場的主要玩家。其次，業界都有一個共識，中國將主導全球物聯網行業的發展，不僅在規模數量上，也包括研發生產、商業模式創新等各個方面，因為中國有很強的制造和供應鏈優勢，中國有很好的創新能力，中國有最大規模的潛在市場。物聯網已經進入一個高速發展階段，但是，一款高質量的、有較好生態基礎的物聯網操作系統卻始終沒有出現，這一定程度上阻礙了物聯網的發展。市面上用的比較多的是FreeRTOS、uc/OS這樣的純實時操作系統內核，企業各自開發自己的上層軟件組件。當然最近幾年，行業看到了物聯網操作系統的入口價值，紛紛推出平臺級的IoT OS。我們RT-Thread，有比較好的生態基礎和產品、技術上的優勢，但是我們真正強調IoT OS概念，從戰略上去重視它，全面執行我們的戰略，也就是從半年前才開始的。

　　RT-Thread誕生于2006年，熊譜翔，睿賽德公司的創始人，源于他對實時操作系統的極度熱愛及他的天賦，開始一行一行代碼地編寫內核及上面的軟件組件，包括虛擬文件系統、GUI圖形庫和控制臺調試工具等等，例如，我們于2009年就完成了對LwIP的移植和優化。一點一滴、日積月累，才有了我們今天高度可靠的RT-Thread 3.0 IoT OS。十一年間，我們積累了一個相當不錯的軟件生態：RT-Thread支持市面所有的主流編譯工具，如IAR、GCC、Keil等;在跨平臺方面，我們幾乎商用支持所有主流的MCU芯片和CPU架構，甚至包括很多ARM9、ARM11、A7的單芯片系列。行業應用上，因為RT-Thread的簡單易用和高可靠特點，它被廣泛應用于車載、醫療、新能源、北斗導航、消費電子等眾多行業。

圖：RT-Thread歷程回顧

　　睿賽德/RT-Thread是如何定位自身的呢? 首先，RT-Thread是完全由國人自主開發的，從內核到上面的中間組件。這樣就保證了它的安全性，可以用于軍工、金融、工業等高安全性要求的領域;同時我們強調的是中立，RT-Thread是真正中立的一個系統，我們未來也會堅持這個道路。我們對CPU架構中立、對芯片中立、對設備廠商中立、對不同的IoT平臺也保持中立，我們不會戰略上去偏向于某一家廠商，為他提供排他性的支持、優化或綁定。我們只是希望簡簡單單地做好一件事情，就是把RT-Thread做好，把IoT終端的軟件做到最優;此外，我們有優秀的本地技術團隊，在上海張江，目前人數不多，20人不到，但明年我們會擴展到接近40個人的團隊，他們都具有非常豐富的嵌入式操作系統經驗和技能，能為本地的合作伙伴提供高效的、及時的本地化技術支持服務。

　　通過與多家主流芯片、設備和IoT云廠商的交流，我們切身感受到，市場對一款高質量物聯網操作系統的期盼，它真真正正會帶給產業好處，能直接促進物聯網行業的發展，我們總結下來，主要在以下幾個方面：1)降低產品的開發周期，包括芯片的參考設計，設備的方案、產品開發等;2)提升IoT終端軟件的質量，比如說更高的系統穩定性、更好的API設計、更低的內存資源占用等等。3)加快端云的對接。如果有一個設計科學、相對統一的IoT OS平臺，IoT云與不同終端的對接將會輕松很多。個人認為，物聯網終端上的操作系統未來必定會逐漸地收斂，主流的OS不會超過兩家。4)方便應用和服務的部署，這個也是跟平臺的統一性相關的。目前，還很少有從云端加載應用，像在手機上安裝一個應用一樣，未來我覺得這也是一個趨勢，隨著物聯網產業的成熟，未來的應用服務應該是可以后期加載的，一個相對統一的平臺，無疑是必須的。

　　以下是我們最新的RT-Thread 3.0 IoT OS的軟件架構，它是一個跨平臺的架構，支持所有主流的CPU架構，包括ARM、MIPS、C-Sky、Xtensa、Andes、RISC-V等。中間層的軟件組件非常齊全，70%以上都是由睿賽德公司的團隊自主開發的，擁有完全的自主知識產權。

　　我們的GUI圖形庫叫做Persimmon UI，它可以在實時小系統上實現類安卓的流暢效果，執行比如懸浮、旋轉、滑屏等操作。在家電和工業等領域，為了提升用戶體驗，增強交互性，對圖形交互的需求正與日俱增。我們正跟多家芯片廠商合作，集成Persimmon UI，很快會形成整體方案，推向市場。

　　低功耗管理組件，這也是我們的一個特色，它支持各種休眠省電模式，能動態調節運行頻率和電壓，可以做到，上層應用無須關心底層功耗情況，系統自動休眠。FOTA升級，這也是物聯網所不可或缺的一部分。我們的FOTA最強調的是安全性，它可以做到固件跟每個設備綁定，換了設備，你就無法升級了。另外，在安全加密、簽名、認證等方面 都做了很好的安全防護。 網絡連接組件，我們強調的就是全連接，對各類網絡協議的支持，包括IPv6、MQTT、CoAP、LWM2M等，且針對我們系統做了很多的優化，力求占用資源最少。我們對Cellular蜂窩網絡這一塊也支持得很好，從2G、4G到NB-IoT和lora。

　　POSIX標準的支持，也是我們的一大特色，RT-Thread應該是業內支持的最好的OS之一。3.0版本對Linux應用具備了更好的兼容性， 包括對PSE52和網絡相關的PSE53的全兼容能力。IP Camera就是一個對POSIX兼容有強烈需求的應用領域。傳統上，IP Camera系統都是基于Linux，但是我們看到一個很明顯的趨勢，就是消費類IPC，功能相對簡單，完全不需要Linux，嵌入式操作系統可以帶來更快的啟動時間、更少的資源占用和更低的成本，富瀚微、國科微這些主流IPC SoC廠商都選用了RT-Thread，對Linux應用良好的兼容性就是原因之一。

　　腳本引擎包，我們已經實現了對JavaScript和Python兩種主流輕型腳本的支持，在RT-Thread 3.0上成功運行這兩種引擎。當然，未來還有很多優化工作要做，包括對Runtime執行環境全面的支持。IoT終端的芯片會越來越強，RAM和flash會越來越大，互聯網跟物聯網融合以后，互聯網開發人員會希望用這種更簡單的語言來開發，而且它對我們強調的從云端部署應用也會有很大的幫助，長期來看，腳本引擎會逐漸流行起來。

　　高度可伸縮，是我們跟合作伙伴一直強調的，也是RT-Thread做得很棒的一個特性。科學的模塊化和松耦合設計保證了RT-Thread的高度可伸縮特性。廠商借助RT-Thread可以很容易地實現差異化的功能定制，且方便地部署從低到高、系列化的產品方案。在各個級別上，RT-Thread的內存資源占用都是有競爭優勢的，就拿我們最新發布的最小版本Nano來說，它完成了RTOS內核百分之八十的功能，只需要2.5KB的ROM和1.5KB的RAM，一經推出就受到了開發者的熱烈追捧。3.0版本中我們新加入的ENV工具和包管理工具，使得開發人員可以簡單地進行功能配置和加載第三方軟件包。

圖：高度可伸縮

　　RT-Thread在設計之初，就一直很重視它的簡單易用性，“玩過”RT-Thread的開發者，無不對它的易用性贊不絕口。具體體現在它優雅的代碼風格、模塊化設計、控制臺Shell調試工具、全面的編譯工具支持、API的簡明齊全等眾多方面。

　　聊完技術和產品，我們接下來看看RT-Thread的全新戰略布局。半年前，我們啟動了全新的IOT OS戰略，短短半年時間過去，我們可以說是脫胎換骨，實現了跨越式的發展。除了知名度和影響力大幅提升以外，我們的“雙輪”驅動戰略也結出了累累碩果。合作伙伴方面，我們開啟全產業鏈的合作策略，從IP廠商、芯片廠商，到IoT云廠商，我們都主動出擊，全力地推進合作。迄今為止，我們已經簽約超過13家國內主流芯片廠商，這些廠商都會采用RT-Thread，將它作為原生的操作系統，與芯片一并推向市場。開發者社區，作為RT-Thread的生存土壤，與我們一起走過了11年時間，但之前因為種種原因，我們對社區的運營重視程度不夠，這里要向RT-Thread的粉絲們表示歉意。但最近半年時間，我們做了大量的工作，來推動社區的快速發展壯大。

　　開發者分布在各個領域，從創客、學生到整個產業各環節。我們會通過與重量級合作伙伴合作，如正點原子、政府機構等，彌補之前在開發板、教程、學習資料等方面的不足，來快速推進RT-Thread在創客和學生當中的影響力。我們已經舉辦了一次RT-Thread 3.0發布會、一次開發者大會和若干次線下沙龍，都取得了很好的效果和業界一致的高度評價。 我們的社區注冊用戶和微信公眾號粉絲數都在高速增長中。