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物联网iot是什么(物联网是)

张世龙2021年12月21日 08:27天道酬勤1440

操作系统的付出和回报

之前的一系列文章中,讨论了操作系统想要被广泛利用的难易度。 此外,操作系统的领导地位没有连续性。 从PC时代到功能机时代,再到智能手机时代,支配性的操作系统已经更换了两次。 有人说站在前一个时代预测下一个时代哪个公司制作操作系统会成功是不可能的,但其中包含着很多不确定性和运气的因素。

操作系统背后的软硬件生态支持都很重要,软硬件生态的建立是操作系统发展的生命线。 这看起来不像创业公司能做的事。 当然,大戒指似乎也没什么作用。 微软的戟移动时代刚刚过去,现在谷歌、亚马逊、苹果等巨头都将操作系统作为物品互联网。

但是,依赖操作系统的竞争护城河的回报也很丰厚。 苹果公司由自己的ios系统和相应的硬件和软件支撑,在移动市场中的市场份额不到20%,占智能手机市场整体利润的73 % (2018年数据)。 谷歌依托开源安卓系统,结合广大手机厂商的形式输出了一整套移动时代工具(GMS ),进而直接为自己旗下的各种工具、应用指南,奠定了伟大广告业务帝国的深厚护城河。 在不是自己的地盘的iOS生态内,谷歌每年支付高额费用,在苹果手机内维持默认搜索首选项的是谷歌搜索,这个价格在2019年达到了120亿美元。

操作系统毫无疑问是赢家通吃的残酷战场。

物联网操作系统

虽然大部分人都认同在智能手机之后的下一个时代属于物联网,但是物联网的重要业务发展却有物联网的操作系统一样混乱。

随着用户设备的数量呈指数级增长,一些无法与用户进行交互的设备产生了交互需求,由许多设备构成的综合网络也对操作系统提出了新的要求。

跨平台的操作系统在研发水平上很难,发展的过程也很大程度上抛弃了过去的积累。 微软一直在追求开发跨平台操作系统,但迄今为止还没有成功。 苹果采取折中方案,裁断、重写,推出了MacOS、iOS、WatchOS、TvOS四款分别对应电脑、手机、手表、电视的操作系统。 现在的很多制造商也采用裁剪方式进行过渡,如基于安卓裁剪的安卓things、基于windows10裁剪的windows10IOT、基于AliOS裁剪的AliOS Things等

在物联网操作系统的发展中,首先实现的还是物与物之间交流的轻量化操作系统。 目前市场上流行的物品互联网操作系统大多也以轻量化为中心展开,主要解决的是终端设备之间以及终端设备与云的信息交换。 本文重点介绍了物联网时代活跃的蜜蜂——轻量级物联网操作系统。

轻量级物联网操作系统

轻型操作系统的出现是为了满足网络设备对低性能、低功耗、实时可靠性的需求。 随着物联网产业的发展,轻量级物联网系统正从技术人员开源开发的兴趣转移到大厂的重点布局上。 其中,国外最具代表性的事件是2014年ARM公司(本职工作是芯片IP许可证)推出了自行平台化的物联网mbed OS。 并且,2017年末,亚马逊IoT部门“招安”的Free RTOS作者,作为亚马逊AWS的首席工程师进入公司,亚马逊正式发售了Amazon FreeRTOS。 对国内物联网产业感兴趣的大企业也没空。 华为在2015年推出了轻量级互联网系统LiteOS,阿里在YunOS手机操作系统受挫后,向物联网方向发展,推出了AliOS Things。 国产物联网RT-Thread也成为其10多年的积累和开源免费广泛使用的OS。

2003年发布的

Amazon FreeRTOS

FreeRTOS在全球拥有众多用户。 根据《EEtimes》杂志的嵌入式系统市场报告2011-2017,FreeRTOS在RTOS内核使用列表和RTOS内核使用计划列表中都排名靠前。

用户和开源免费提供的好处是文档和学习资料充足,降低了开发者的学习门槛。 从2017年开始,FreeRTOS还得到亚马逊平台的支持,低功耗小型设备可以安全连接到AWS云服务,提高了端到端操作系统的云支持能力。

FreeRTOS与AWS云服务的合作

来源:官网截图

亚马逊还为FreeRTOS提供了生态方面的支持,AWS的合作伙伴生态系统提供了包括社区贡献、专业支持、集成开发和生产力在内的广泛选择; 预先集成到FreeRTOS中的项目还可以方便地连接设备和云。

ARM mbed OS

ARM公司作为移动时代最成功的芯片IP许可提供商,以引入操作系统的形式加入了物联网时代。 这对巩固嵌入式芯片(cortex-M等系列)的市场地位也有重要意义。

2014年推出面向物联网APP应用的开源嵌入式mbed OS,具有确定性、多线程实时支持的特点,适用于低延迟的产业自动化控制和远程通讯技术。

mbed OS的一大优点是硬件兼容,因为ARM真正了解硬件层的架构设计

性规范上1具有先天优势。其添加了硬件抽象层(HAL),便于统一嵌入式硬件生态。ARM在mbed平台上提供了60多家经过mbed enable认证的硬件方案供开发者选择,包括100多种开发板和400多个元件库,涵盖了市面上主流的芯片厂商,如NXP、Atmel、ST、瑞萨等,减少了软件开发者因为硬件不兼容原因的二次开发和移植困境。

ARM Mbed OS及其平台在通讯协议、硬件兼容等问题上做出的努力

来源:mbed OS官网

华为LiteOS

Huawei LiteOS是华为面向物联网领域开发的一个基于实时内核的轻量级操作系统,于2015年推出,可广泛应用于智能家居、个人穿戴、车联网、城市公共服务、制造业等领域。

官网发布的HuaWei LiteOS框架图

来源:华为官网

根据LiteOS的开发文档,其目前支持目前支持ARM Cortex-M0,Cortex-M3,Cortex-M4,Cortex-M7等芯片架构,适配了30+ 通用 MCU开发套件,5套NB-IoT集成开发套件。整体来看,LitOS具有低功耗框架(最小内核尺寸仅为6KB)、OpenCPU架构(MCU和通信模组二合一,降低终端设备大小和成本)、端云互通组件完备(SDK端云互通组件预集成了全套IoT互联互通协议栈,快速上云)等优点,便于物联网开发者使用。

具体到基础内核(LiteOS kernel)上,包括可以单独运行的任务管理、内存管理、时间管理、通信机制、中断管理、队列管理、事件管理、定时器等操作系统基础组件,支持超小内核的裁剪和低功耗性质。

LiteOS kernel的结构

来源:官网信息

AliOS Things

由阿里云开发的YunOS在手机端业务受挫后,转向物联网,因此有了AliOS和AliOS Things这两款延伸。AliOS向车载方向发展,AliOS Things 在裁剪优化后,则向轻量化低功耗方向发展。作为一款轻量级物联网操作系统,其可实现ROM

从其文档提供的分层架构图来看,其核心组件由一个轻量级的实时内核、低功耗引擎、连接协议,还包括安全组件、uMesh 自组网、语音交互、多变升级云连接 SDK。AliOS Things在底层做到了对主流IoT芯片的优化支持和硬件抽象层等有利于不同硬件间移植的特性。在端侧设备和云端的信息传输上,AliOS Things提供的Linke Edge等云端联动组件同样支持IoT产品快速上云。

AliOS Things技术架构框图

来源:阿里云网站

RT-Thread OS

RT-Thread是国产领先的物联网操作系统,开源项目始于2006年。因其开放、免费、成熟和可靠的特点,已经获得亿台设备的装机认证,在工业、新能源、电力,消费,家电,交通等各行业被广泛使用。这也是本文所举案例中唯一一个还没有得到巨头靠山的操作系统。

RT-Thread操作系统架构

来源:RTT官方文档

RT-Thread 内核包括内核系统中对象的实现,例如多线程及其调度、信号量、邮箱、消息队列、内存管理、定时器等;libcpu/BSP(芯片移植相关文件 / 板级支持包)与硬件密切相关,由外设驱动和 CPU 移植构成。

RT-Thread 内核之上是组件和服务层,例如虚拟文件系统、FinSH 命令行界面、网络框架、设备框架等。这一块采用模块化设计,做到组件内部高内聚,组件之间低耦合。

组件与服务层之上是RT-Thread 软件包,这一块提供面向不同应用领域的通用软件组件,开发者可自行选择。RT-Thread目前支持的软件包有60+,包括物联网、脚本语言、多媒体、外设相关等。

据官方披露的信息,RT-Thread核心已经被应用到了累积4亿台设备上。

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