物聯網操作系統的過去、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，嵌入式開發者理解起來就非常容易，開發環境本身沒有什么變化。NXP、ST這幾家物聯網芯片公司的開發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，是一個集RTOS內核、中間件組件和開發者社區于一體的技術平臺，由熊譜翔先生帶領并集合開源社區力量開發而成，它已成為國內最成熟穩定和裝機量最大的開源嵌入式操作系統。RT-Thread也是一個組件完整豐富、簡易開發、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，目前軟件包當中的軟件數量超過50個。”

　　同時鄒誠還表示：“作為一個OS平臺，生態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。”

　　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：從嵌入式系統視角看，“物”是網絡上發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)，比如家庭或者工業現場的智能傳感器。現在嵌入式系統設計的一個共識就是降低功耗，常見的方法是系統盡可能快地執行，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送出去，最后要能夠遷移到互聯網協議。

　　系統的安全性：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：物聯網設備區別于傳統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：用于傳統的嵌入式系統的編程語言多數是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要有長足的發展，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界是完全不一樣的，商業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的發展帶來很大的好處。

　　參考文獻

　　[1] 《嵌入式操作系統風云錄：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的現狀與未來[J]. 單片機與嵌入式系統應用， 2017， 17(12)：5-6.

　　[3] 《嵌入式操作系統與物聯網演進之路》;

　　[4] 《物聯網操作系統》專題采訪之RT-Thread;

　　[5] 《物聯網操作系統》專題采訪之AliOS Things;

　　[6] 《物聯網操作系統》專題采訪之何小慶專訪。