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    2020十大物聯網操作系統你知多少?

    OFweek發布時間:2021-01-28 10:42:53

      2020年是物聯網浪潮奔涌的一年,5G+IoT的爆發迎來諸多智能商業場景的落地。在這其中,操作系統作為物聯網的「大腦」發揮了不可或缺的作用。

      物聯網操作系統是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是IoT(Internet of Things),顧名思義,「物聯網就是萬物相連的互聯網」。與傳統的個人計算機或個人智能終端(智能手機、平板電腦等)上的操作系統不同,物聯網操作系統有其獨特的特征。這些特征是為了更好的服務物聯網應用而存在的,運行物聯網操作系統的終端設備,能夠與物聯網的其它層次結合的更加緊密,數據共享更加順暢,能夠大大提升物聯網的生產效率。

      在本文中,OFweek維科網特地盤點、匯總了2020年最受關注的十大物聯網操作系統,一起來認識下都有哪些?

      Andorid Things

      Android Things是Google推出的平臺,旨在幫助Android開發者打造物聯網設備。這個平臺還支持強大的應用,例如視頻與音頻處理以及通過TensorFlow進行板載機器學習。它繼承Brillo的功能外,還增加了Android API和Google服務的支持,以及一些Android Things的支持庫。

      Android Things最早是在2015年谷歌全球開發大會上出現的,谷歌對外宣布將會開發一個面向物聯網設備的安卓操作系統,一開始被命名為「Brillo」。它其實就類似安卓系統的一個分支版本,類似于面向智能手表和穿戴設備推出的Android Wear等;2016年12月,谷歌第一次對外公布了Android Things的開發者預覽版本。

      根據谷歌的介紹,Android Things和手機版安卓系統一樣,也會提供大量的安卓開發接口和谷歌基礎服務,可以讓物聯網設備的開發者快速進行功能開發。據悉,谷歌圍繞物聯網設備提供的服務有「谷歌云平臺」,「谷歌Play服務」、以及「Android Studio」開發工具。

      華為Lite OS

      說到華為的物聯網領域布局,可能大家耳熟能詳的一個詞就是「鴻蒙」,但其實鴻蒙OS和Lite OS有所不同。

      嚴格來說,目前,二者之間是包含關系,Lite OS是華為布局于物聯網設備領域的底層操作系統,而鴻蒙OS是華為布局于智能設備領域的底層操作系統,包含了Lite OS的軟件代碼,也就是說Lite OS是鴻蒙體系中的一個內核。

      據了解,華為Lite OS是驅動萬物感知、互聯、智能,可廣泛應用于面向個人、家庭和行業的物聯網產品和解決方案。其具備創新式系統設計,可最大限度降低系統功耗,在特定場景下,能減少60%功耗開銷;能提供E2E物聯網領域性技術棧,快速構建不同應用場景下的TurnKey解決方案;可復制華為在消費者、運營商和企業領域成功商業實踐和優秀經驗,助力合作伙伴商業成功。

      華為Lite OS基礎內核支持任務管理、內存管理、時間管理、通信機制、中斷管理、隊列管理、事件管理、定時器等操作系統基礎組件,更好地支持低功耗場景,支持tickless機制,支持定時器對齊。同時提供端云協同能力,集成了LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP全套IoT互聯協議棧,且在LwM2M的基礎上,提供了Agent Tiny模塊,用戶只需關注自身的應用,而不必關注LwM2M實現細節,直接使用Agent Tiny封裝的接口即可簡單快速實現與云平臺安全可靠的連接。

      RTX

      RTX是ARM公司的一款嵌入式實時操作系統,使用標準的C結構編寫,運用RealView編譯器進行編譯。不僅僅是一個實時內核,還具備豐富的中間層組件,不但免費,而且代碼也是開放的。

      RTX的主要功能除了對任務(進程)的開始和終止以外,還支持進程通信,例如任務的同步、共享資源(外設或內存)的管理、任務之間消息的傳遞。開發者可以使用基本函數去開啟實時運行器,去開始和終結任務,以及去傳遞任務間的控制(輪轉調度)。開發者可以賦予任務優先級。

      RTX的主要特點包括:支持時間片,搶占式和合作式調度。不限制數量的任務,每個任務都具有254的優先級。不限制數量的信號量,互斥信號量,消息郵箱和軟定時器。支持多線程和線程安全操作。使用MDK基于對話框的配置向導,可以很方便的完成MDK的配置。

      FreeRTOS

      FreeRTOS是一種小型實時操作系統內核,具有源碼公開、可移植、可裁減的特點。在嵌入式領域中,嵌入式實時操作系統正得到越來越廣泛的應用。采用嵌入式實時操作系統(RTOS)可以更合理、更有效地利用CPU的資源,簡化應用軟件的設計,縮短系統開發時間,更好地保證系統的實時性和可靠性。但是由于RTOS需占用一定的系統資源(尤其是RAM資源),只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數實時操作系統能在小RAM單片機上運行。相對μC/OS-II、embOS等商業操作系統,FreeRTOS操作系統是完全免費的操作系統,具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點,可以方便地移植到各種單片機上運行。

      作為一個輕量級的操作系統,FreeRTOS提供的功能包括:任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理、記錄功能等,可基本滿足較小系統的需要。FreeRTOS內核支持優先級調度算法,每個任務可根據重要程度的不同被賦予一定的優先級,CPU總是讓處于就緒態的、優先級最高的任務先運行。FreeRTOS內核同時支持輪換調度算法,系統允許不同的任務使用相同的優先級,在沒有更高優先級任務就緒的情況下,同一優先級的任務共享CPU的使用時間。

      嵌入式領域,FreeRTOS是不多的同時具有實時性,開源性,可靠性,易用性,多平臺支持等特點的嵌入式操作系統。目前,FreeRTOS已經發展到支持包含X86,Xilinx,Altera等多達30種的硬件平臺,其廣闊的應用前景已經越來越受到業內人士的矚目。

      Fuchsia

      Fuchsia系統是谷歌自主打造的一款精簡、安全、基于微內核設計、為物聯網時代打造的全新操作系統,谷歌希望通過Fuchsia系統統一安卓和Chrome OS,其支持多達4個程序同屏同時運行(平板模式下),并且主頁以直列的方式顯示各種故事卡、應用集、系統組件等,有點類似多任務、多標簽頁的做法,但更簡潔。

      據悉,Fuchsia系統不同于安卓使用的Linux內核,而是采用的比較新的Zircon的內核。該系統與當下Android相比,無論是存儲器還是內存之類的硬件要求都大幅降低,可以看出這是一款面向物聯網的家用電器用的系統。Fuchsia系統支持32位和64位的ARM處理器和64位PC處理器。Fuchsia支持多種編程語言,包括C/C++、Dart、Go、Rust和Python,此外還有一種名為FIDL的接口定義語言。據悉,Fuchsia可以用于手機、電腦、智能手表、車載娛樂系統和其他嵌入式設備。

      VxWorks

      VxWorks誕生于1983年,由美國風河系統(Wind River System,簡稱WRS)公司設計開發,它是一種嵌入式實時操作系統(RTOS),是嵌入式開發環境的關鍵組成部分。

      VxWorks之所以能在嵌入式實時操作系統領域占據一席之地,其良好的持續發展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發環境被認為了其中的幾點原因。

      VxWorks支持幾乎所有現代市場上的嵌入式CPU,包括x86系列、ARM、MIPS、LoongISA、 PowerPC、Freescale ColdFire、Intel i960、SPARC、SH-4、StrongARM以及xScale CPU。

      VxWorks以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等前沿、尖端及實時性要求極高的領域中,例如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。

      據悉,美國的F-16、F/A-18戰斗機、B-2隱形轟炸機和愛國者導彈,火星探測器如1997年7月登陸的火星探路者號,2008年5月登陸的鳳凰號、2012年8月登陸的好奇號、2018年登陸的洞察號等,都使用了VxWorks操作系統。

      風河公司公司還推出有的一套名為Tornado的實時操作系統開發環境,類似MicrosoftVisual C,但是提供了更豐富的調試、仿真環境和工具。

      風河公司持續致力于開拓嵌入式計算,技術成果據稱已應用于20億+產品之中。

      Mbed OS

      Mbed OS由ARM聯合它的技術合作伙伴,以及Mbed開發者社區打造,它是一個平臺、一個操作系統,也是主打物聯網的一整套軟件解決方案。Mbed OS被用于基于32位ARM Cortex-M系列芯片的物聯網設備,圍繞Mbed OS,形成了一個嵌入式開源生態。

      針對不同類型、不同資源配置的物聯網設備,ARM推出了兩款不同的操作系統:Mbed OS和Mbed Linux OS。

      據ARM物聯網服務集團中國區負責人陳曦2019年的介紹,Mbed OS面向一些資源比較受限,希望能夠用簡單快捷的方式滿足連接、安全以及應用開發需求的設備,Mbed Linux OS則面向網關、攝像頭、工業電腦這類資源配置更加豐富的設備,方便用戶集中開發高附加值的功能。

      作為一個開源的OS,Mbed OS已經和160多種不同的芯片平臺做好了預集成,大幅降低了開發難度,縮短開發時間。

      Mbed OS的核心軟件平臺由核心貢獻者和伙伴公司開發,由mbed團隊維護。在Apache許可證2.0下,這個核心平臺提供的所有核心通用軟件構件,加上HAL遷移性允許mbed透明的運行在不同制造商的微控制器上,和TOOLCHAIN遷移性允許開發使用不同的嵌入式工具鏈。

      Mbed OS的構件數據庫由各公司和更廣泛的社區開發,它提供對各種外設構件、傳感器、無線廣播、協議和云服務API的支持,這也是在Apache許可證2.0或其它創立者選擇的許可證下貢獻的,也由這些個體公司和開發開發者社區支持。

      RIOT

      RIOT 操作系統的低內存占用特性使其更適用于物聯網設備,它背后沒有某個公司的支持,而完全是由社區驅動。它的官方口號是:If your tiny IoT device can't run Linux, use RIOT,可見其定位。此外,在其官網上,迎面展示的也是這樣一句話:The friendly Operating System for the Internet of Things。

      RIOT操作系統最初由柏林自由大學(FU Berlin)、法國國家信息與自動化研究所(INRIA),以及漢堡應用科技大學(HAW Hamburg)共同開發,其內核基本從FireKernel繼承,而這個內核原本為傳感器網絡開發。

      RIOT基于微內核架構。與其他低內存占用的系統(如TinyOS和Contiki)不同, RIOT允許使用C語言和C++語言編寫應用程序,而且提供完整的多線程和實時響應解決方案。

      RIOT可以在8位單片機(如AVR ATMega),16位單片機(如MSP430)和32位單片機(如ARM的Cortex)上運行,也可以作為一個Linux或macOS進程運行,能使用諸如GNU編譯器合集(GCC),GNU調試器,Valgrind,Wireshark等標準調試工具。

      RIOT符合一部分POSIX標準,提供多種通信協議棧,包括了IPv6、6LoWPAN和內容中心網絡,還支持RPL、UDP、TCP和CoAP。

      AliOS-Things

      據官方介紹,AliOS Things是面向IoT領域的輕量級物聯網嵌入式操作系統,是 阿里巴巴AliOS家族旗下、面向IoT領域的、高可伸縮的物聯網操作系統。

      AliOS Things致力于搭建云端一體化IoT基礎設備。具備極致性能,極簡開發、云端一體、豐富組件、安全防護等關鍵能力,并支持終端設備連接到阿里云Link,可廣泛應用在智能家居、智慧城市、新出行等領域。

      AliOS Things提供已通過認證的80+的硬件平臺和100+的傳感器給潛在客戶選擇,也為用戶提供包括MQTT,Http/Https,Coap,LwM2M,LoRaWAN在內的多種物聯網協議組件支持。

      據官方展示,AliOS Things目前已用于智能家居、智能辦公、智能廚房、空氣環境等領域。

      Tizen RT

      Tizen RT是三星電子2011年推出的基于Linux的操作系統,它適用于移動應用程序和小型嵌入式系統。

      Tizen RT的目標是將Tizen平臺的設備覆蓋范圍擴展到低端設備。Tizen已在智能電視、智能手機、可穿戴設備(Gear S,Gear Fit)、車輛和智能家電中商業化。三星電子主要將此操作系統用于物聯網開發。

      Tizen RT是基于RTOS的輕量級平臺,使用C語言,C ++和Html5作為開發語言,它可以適合這些的設備:它們通常配備具有MPU,小于2MB RAM和小于16MB Flash的Cortex-M / R處理器。

      典型的基于RTOS的開發環境有幾個限制。首先,它無法在運行時加載其他模塊。其次,它可能不如Linux環境。為了解決這些限制,Tizen RT采用Linux風格的開發環境,包括POSIX API,BSD Socket API,Shell和Kconfig構建配置。這有助于Linux開發人員輕松地在Tizen RT之上構建其業務邏輯。

      TizenRT使用稱為「Tizen Common」的共享基礎架構來維持物聯網開發的主要目的。TizenRT的開發方式使移動運營商可以根據某個地區的人口需求定制其產品。

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