物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的新進(jìn)展

Micrium產(chǎn)品在工業(yè)、醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域里面有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，全球的市場(chǎng)份額接近30%，μC/OS 通過(guò)第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)可以獲得航空、醫(yī)療和工業(yè)安全認(rèn)證，比如EC 61508，EN62304 和 FDA 510(k)等。技術(shù)上μC/OS 的實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性和健壯性很好。MCU支持近60家公司140種MCU和嵌入式微處理器。 云端通過(guò)“中介層”支持包括亞馬遜在內(nèi)的多種云服務(wù)。

　　Spectrum 物聯(lián)網(wǎng)軟件是一個(gè)完全商業(yè)化嵌入式軟件，據(jù)了解，用戶在開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)的時(shí)候都要支付費(fèi)用，這樣高門(mén)檻的軟件會(huì)將中小規(guī)模的客戶拒之門(mén)外。

　　其他的相似技術(shù)和商業(yè)模式的產(chǎn)品還有Express Logic 公司推出的針對(duì)基于ARM 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的X-Wave 平臺(tái)，該公司的RTOS內(nèi)核是ThreadX。 Wind River(風(fēng)河)IDP智能設(shè)備平臺(tái)，它是Intel物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的軟件中間件，支持企業(yè)以Intel 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)為基礎(chǔ)來(lái)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，英特爾的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的優(yōu)勢(shì)是快速創(chuàng)新并且保持與傳統(tǒng)設(shè)備的互操作性，它把網(wǎng)絡(luò)、嵌入式控制、企業(yè)級(jí)安全性和易管理性完整地集成起來(lái)，把傳感器和云端數(shù)據(jù)中心服務(wù)器整合起來(lái)，形成完整的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。該方案的缺點(diǎn)是開(kāi)放性差。風(fēng)河最新推出的物聯(lián)網(wǎng)解決方案-Helix有望將其技術(shù)覆蓋物聯(lián)網(wǎng)從智能傳感到云平臺(tái)的整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程，詳情還待進(jìn)一步研究了解。

　　相比國(guó)外企業(yè)的謹(jǐn)慎和保守，國(guó)內(nèi)企業(yè)做得有聲有色。上海慶科是一家名不見(jiàn)經(jīng)傳的小公司， 以嵌入式開(kāi)發(fā)板和芯片銷售起家，近幾年開(kāi)始研發(fā)和銷售Wi-Fi模塊進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件市場(chǎng)，據(jù)悉慶科2014年獲得了阿里系的投資。慶科的MiCO(Micro-controller based Internet Connectivity OS)是一個(gè)面向智能硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)的、運(yùn)行在微控制器上的、高度可移植的操作系統(tǒng)和中間件平臺(tái)，據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，基層軟件是在開(kāi)源軟件技術(shù)修改而成。慶科云(FogCloud)是專門(mén)為智能硬件平臺(tái)，提供數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)、云分發(fā)、軟件OTA升級(jí)、微信接入等支持服務(wù)，既然慶科是阿里系，慶科云肯定是附在阿里云平臺(tái)上。目前看，F(xiàn)ogCloud是一個(gè)面向物聯(lián)網(wǎng)的PaaS架構(gòu)加上幾個(gè)小的SaaS應(yīng)用。比較前面討論過(guò)的幾個(gè)國(guó)外產(chǎn)品，包括華為L(zhǎng)iteOS ，MiCO 是目前開(kāi)放程度最高的物聯(lián)OS。華為L(zhǎng)iteOS項(xiàng)目的網(wǎng)站http://www.oiotc.cc/ 上目前也只有一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)核開(kāi)發(fā)文檔，論壇里面有消息稱源代碼要12月才能發(fā)布。

　　MiCO OS已經(jīng)上線， 開(kāi)發(fā)者進(jìn)入 http://mico.io 開(kāi)發(fā)者中心可以下載SDK和全部文檔，最新的版本是2.3.0。MiCO 支持各種MCU 芯片，現(xiàn)在有幾種開(kāi)發(fā)套件，比如ST的MiCOkit-3288、Atmel 的SAMG55、NXP 的LPC54102和飛思卡爾的K22 等 ，圖3是MiCOkit 的一個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程范例。 MiCO的最大亮點(diǎn)是 MiCO OS、移動(dòng)App 和云服務(wù)全部免費(fèi)。MiCO OS 是一個(gè)新的技術(shù)，目前還是在愛(ài)好者試用階段。但是使用了MiCO技術(shù)的慶科公司W(wǎng)i-Fi模塊產(chǎn)品已經(jīng)遍及智能硬件各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)有一定的應(yīng)用基層。

開(kāi)源依然會(huì)唱主旋律

　　在這場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)OS比武中，開(kāi)源依然唱著主旋律。 2014年-2015年市場(chǎng)調(diào)查顯示18%的嵌入式OS 依然是用戶自己開(kāi)發(fā)的，(2000年以前這個(gè)數(shù)字高達(dá)50% 以上)。原因是什么呢?商業(yè)和開(kāi)源軟件產(chǎn)品無(wú)法滿足用戶要求，在物聯(lián)網(wǎng)OS的世界里，這個(gè)比率還會(huì)更大，原因是什么呢?物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的需求不明確、商業(yè)模式不成熟、加上物聯(lián)網(wǎng)OS技術(shù)還在發(fā)展之中，用戶只好選擇基于開(kāi)源軟件去開(kāi)發(fā)適合自己物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的軟件系統(tǒng)。

　　開(kāi)源社區(qū)和芯片公司為物聯(lián)網(wǎng)OS的開(kāi)發(fā)者準(zhǔn)備了大量的資源和工具，比如博通的 WICED-SDK-3.1.2 是一套基于Wi-Fi智能硬件開(kāi)發(fā)套件，除了商業(yè)的嵌入式OS和協(xié)議外，套件里面有一套移植好的開(kāi)源FreeRTOS 和LwIP 嵌入式軟件。適合于可穿戴設(shè)備應(yīng)用的STM32 Nucleo 的Cube軟件庫(kù)，它也加入開(kāi)源FreeRTOS 和LwIP中間件，還有一個(gè)已經(jīng)獲得商業(yè)授權(quán)的emWin圖形開(kāi)發(fā)庫(kù)。

　　FreeRTOS 是基于MCU的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用采用最廣泛的開(kāi)源的RTOS，著名的智能手表Pebble OS 的內(nèi)核使用了FreeRTOS。FreeRTOS 內(nèi)核采用的是GPL 授權(quán)方式，但它是一個(gè)修改后的GPL協(xié)議。FreeRTOS 的GPL授權(quán)給了這樣一個(gè)例外條件：即這些獨(dú)立模塊如果它們使用的是FreeRTOS API 與FreeRTOS進(jìn)行通信，并且這些獨(dú)立模塊不涉及內(nèi)核和內(nèi)核調(diào)度，也沒(méi)有對(duì)任務(wù)、任務(wù)通信和信號(hào)量等內(nèi)核功能作出改動(dòng)，這些模塊可以不按照GPL方式公開(kāi)源代碼。

　　FreeRTOS 還有一種商業(yè)授權(quán)版本OpenRTOS可供用戶選擇，OpenRTOS由英國(guó)WITTENSTEIN high integrity systems公司提供授權(quán)和技術(shù)支持。

　　有消息稱MiCO OS 內(nèi)核使用了FreeRTOS， 做了修改，且在其上封裝了API。但是目前還沒(méi)得到官方的證實(shí)。智能手表Pebble網(wǎng)站聲明了Pebble OS 使用了FreeRTOS內(nèi)核，有他們修改的FreeRTOS 內(nèi)核代碼和相關(guān)文檔說(shuō)明。

　　與FreeRTOS相似的有LwIP，它采用開(kāi)源的修改后的BSD 授權(quán)。此外，開(kāi)源的contiki IoT OS ，網(wǎng)站http://www.contiki-os.org，也是一個(gè)很活躍的項(xiàng)目，據(jù)悉Lite OS思路與contiki很接近，并使用了其中的uIP的協(xié)議。

　　基于開(kāi)源硬件的Ardunio和樹(shù)莓派Pi的開(kāi)源的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和云服務(wù)很多，Arduino是基于MCU 面向傳感器和控制部件編程的平臺(tái)，樹(shù)莓派Pi是基于Linux的嵌入式計(jì)算平臺(tái)，上面可以承載各種標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和應(yīng)用，適合物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)外的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)發(fā)展很快，比如Ayla network、Xively、DreamFactory、機(jī)智云、Yeelink和中國(guó)移動(dòng)提供的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)服務(wù)。

　　騰訊微信物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺(tái)(http://iot.weixin.qq.com)是一種物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)，它使用一種微信硬件公共帳號(hào)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)在微信上管理你的設(shè)備。微信硬件近期發(fā)展很快，支持微信運(yùn)動(dòng)(智能手環(huán)和手機(jī))、智能家居、電視、玩具、血壓計(jì)和微信相框等各種智能硬件，微信硬件平臺(tái)通過(guò)支持芯片公司的Wi-Fi和藍(lán)牙模塊內(nèi)嵌AirSync和AirKiss協(xié)議，以方便硬件開(kāi)發(fā)人員快速地將微信與智能設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。AirSync和AirKiss協(xié)議用于藍(lán)牙和Wi-Fi技術(shù)的基礎(chǔ)支持框架和硬件JSAPI等。騰訊已經(jīng)聯(lián)合Marvell、ST、TI和博通等芯片公司，Broadlink 和慶科 Wi-Fi模塊共同支持微信硬件協(xié)議，目的是讓智能硬件很方便的接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的夢(mèng)想。

小結(jié)

　　物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)處在發(fā)展初期，碎片化特點(diǎn)必將導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)軟件的多樣性需求。一種操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具很難支持物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的所有設(shè)備，短時(shí)間內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)OS很難形成像智能手機(jī)中Android和iOS兩家獨(dú)占市場(chǎng)的局面。以安全性和集成化為代表的物聯(lián)網(wǎng)新需要給傳統(tǒng)嵌入式軟件帶來(lái)挑戰(zhàn)，也給以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為代表的產(chǎn)業(yè)新人帶機(jī)遇。

參考資料：

　　[1]何小慶.物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)淺[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2015(1)

　　[2]江文瑞,何小慶.物聯(lián)網(wǎng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2014(11)

　　[3]張愛(ài)華,何小慶.基于嵌入式操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)安全[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2015(1)

　　[4]何小慶.云計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2014(11)

　　[5]何小慶,物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)嵌入式軟件新需求[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2014(8)

　　[6]何小慶.談?wù)凢reeRTOS 及其授權(quán)方式[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2015(10)