物联网操作系统的过去、现在和未来

　　去年年底有个大新闻就是，FreeRTOS作者加入亚马逊AWS任首席工程师，正式推出Amazon FreeRTOS。由于Amazon FreeRTOS基于FreeRTOS内核，嵌入式开发者理解起来就非常容易，开发环境本身没有什么变化。NXP、ST这几家物联网芯片公司的开发板都有移植好的端到端的介入，所以接受度比较高。

　RT-Thread

　　RT-Thread诞生于2006年，由国人自主开发，是一个集RTOS内核、中间件组件和开发者社区于一体的技术平台，由熊谱翔先生带领并集合开源社区力量开发而成，它已成为国内最成熟稳定和装机量最大的开源嵌入式操作系统。RT-Thread也是一个组件完整丰富、简易开发、高可扩展性和高安全性的IoT OS。上海睿赛德是RT-Thread背后的服务公司，负责RT-Thread的维护、运营和核心组件开发等

　　睿赛德科技COO邹诚在接受与非网记者采访时，提到了RT-Thread的特点：“占用资源极小，最小资源占用：1.2KB RAM和2.5KB flash;实时性性能极好，中断响应时间在1us以内;支持芯片众多，超过30款主流芯片;已经建立起初步良好的软件生态，目前软件包当中的软件数量超过50个。”

　　同时邹诚还表示：“作为一个OS平台，生态建设是一项非常耗时的工作，时间的紧迫性是我们遇到的最大瓶颈。当然，文档和书籍的相对欠缺、相对FreeeRTOS的装机量还比较小等都是我们不得不面对的挑战。”

　　未来

　　去年何老师在接受媒体的采访时表示：“最后能剩下的操作系统也就只有少数的几个。”在众多产品拼杀的时候，哪些特质才是物联网操作系统的关键所在呢?何老师总结出了六点特征。

　　管理物的能力：从嵌入式系统视角看，“物”是网络上发送和接受信息的一个个嵌入式计算小设备(或称为深嵌入式系统)，比如家庭或者工业现场的智能传感器。现在嵌入式系统设计的一个共识就是降低功耗，常见的方法是系统尽可能快地执行，然后立即进入睡眠模式。现在的处理器核心架构，在低性能状态下，可以做到基本上不消耗任何电力。

　　可伸缩和扩展性的架构：随着 32 位 MCU 的价格下降，Linux 又无法支持没有 MMU 的 MCU，RTOS 理所当然地成为运行在 MCU 的物联网 OS 的首选，原因是基于 RTOS 的设计运行更灵活和可扩展的软件运行在这些系统中。

　　泛在互联网功能：支持物联网常用的无线和有线通信功能，比如支持GPRS/3G/HSPA/4G 等公共网络的无线通信功能，同时要支持 ZigBee/NFC/RFID/WiFi/Bluetooth 等近场通信功能，还要支持 Ethernet/CAN/USB 有线网络功能，以及广受关注的窄带通信技术NB-IoT 和LoRa。在这些不同的物理和链路层接口之上的协议之间要能够相互转换，能够把从一种协议获取到的数据报文，转换成为另外一种协议的报文发送出去，最后要能够迁移到互联网协议。

　　系统的安全性：物联网设备中很大一部分是使用 MCU 和资源有限的微处理器，与大型设备相比，这些小型设备更容易保护，不易受同类型威胁的攻击，更安全。

　　云计算后台：物联网设备区别于传统的设备的标志就是这些设备将产生海量的数据，如何管理和处理这些数据是摆在物联网企业面前的一个难题，云计算无疑是解决这个难题的最有效的技术手段。选择支持物联网系统的云计算平台需要考虑一下的技术因素：

　　1)支持云计算和物联网协议(Websocket、RESTful、MQTT和CoAP等)。

　　2)灵活的标准和设备管理方式。

　　3)支持安全的远程固件升级。

　　4)Web/移动应用开发的能力。

　　5)高效和可靠数据存储能力。

　　先进的编程语言：用于传统的嵌入式系统的编程语言多数是C和C++。因为物联网设备的特点，互联网编程技术将进入物联网设备，优化后的互联网编程语言可以低功耗的MCU上运行，比如Java、Java和Python。需要注意的是，Java总是运行在操作系统之上，所以你的选择不是C/C++或Java两者之一，而是C/C++和Java都会使用。

　　其实物联网操作系统要有长足的发展，与学术界、高校的合作也必不可少。毕竟高校对待技术的视角与商业界是完全不一样的，商业公司更倾向于立竿见影的产生效益，而高校则追求把技术系统的肢解，更加利于学生学习。这点来说，高校的参与会给物联网操作系统的发展带来很大的好处。

　　参考文献

　　[1] 《嵌入式操作系统风云录：历史演进与物联网未来》——何小庆著;

　　[2] 杨迪娜. 专家谈物联网操作系统的现状与未来[J]. 单片机与嵌入式系统应用， 2017， 17(12)：5-6.

　　[3] 《嵌入式操作系统与物联网演进之路》;

　　[4] 《物联网操作系统》专题采访之RT-Thread;

　　[5] 《物联网操作系统》专题采访之AliOS Things;

　　[6] 《物联网操作系统》专题采访之何小庆专访。