RT-Thread 3.0 驅動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展

作者/鄒誠 睿賽德電子科技 COO

　　*本文源于“嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )主題討論會(huì )(總第22次)——物聯(lián)網(wǎng)操作系統現狀與發(fā)展前景研討會(huì )”上作者的報告。該會(huì )議主辦方：嵌入式系統聯(lián)誼會(huì )，時(shí)間：2017年11月12日，地點(diǎn)：北京航空航天大學(xué)。

　　我們先來(lái)看一下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統所處的一個(gè)行業(yè)背景。三年前，整個(gè)無(wú)線(xiàn)SoC、MCU芯片供應，基本上都由國外廠(chǎng)商所壟斷，如高通、ST、恩智浦等;但是未來(lái)，像樂(lè )鑫、GD這樣的國產(chǎn)芯片廠(chǎng)商將會(huì )逐漸增多，迅速崛起，成為中國市場(chǎng)的主要玩家。其次，業(yè)界都有一個(gè)共識，中國將主導全球物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，不僅在規模數量上，也包括研發(fā)生產(chǎn)、商業(yè)模式創(chuàng )新等各個(gè)方面，因為中國有很強的制造和供應鏈優(yōu)勢，中國有很好的創(chuàng )新能力，中國有最大規模的潛在市場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展階段，但是，一款高質(zhì)量的、有較好生態(tài)基礎的物聯(lián)網(wǎng)操作系統卻始終沒(méi)有出現，這一定程度上阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。市面上用的比較多的是FreeRTOS、uc/OS這樣的純實(shí)時(shí)操作系統內核，企業(yè)各自開(kāi)發(fā)自己的上層軟件組件。當然最近幾年，行業(yè)看到了物聯(lián)網(wǎng)操作系統的入口價(jià)值，紛紛推出平臺級的IoT OS。我們RT-Thread，有比較好的生態(tài)基礎和產(chǎn)品、技術(shù)上的優(yōu)勢，但是我們真正強調IoT OS概念，從戰略上去重視它，全面執行我們的戰略，也就是從半年前才開(kāi)始的。

　　RT-Thread誕生于2006年，熊譜翔，睿賽德公司的創(chuàng )始人，源于他對實(shí)時(shí)操作系統的極度熱愛(ài)及他的天賦，開(kāi)始一行一行代碼地編寫(xiě)內核及上面的軟件組件，包括虛擬文件系統、GUI圖形庫和控制臺調試工具等等，例如，我們于2009年就完成了對LwIP的移植和優(yōu)化。一點(diǎn)一滴、日積月累，才有了我們今天高度可靠的RT-Thread 3.0 IoT OS。十一年間，我們積累了一個(gè)相當不錯的軟件生態(tài)：RT-Thread支持市面所有的主流編譯工具，如IAR、GCC、Keil等;在跨平臺方面，我們幾乎商用支持所有主流的MCU芯片和CPU架構，甚至包括很多ARM9、ARM11、A7的單芯片系列。行業(yè)應用上，因為RT-Thread的簡(jiǎn)單易用和高可靠特點(diǎn)，它被廣泛應用于車(chē)載、醫療、新能源、北斗導航、消費電子等眾多行業(yè)。

圖：RT-Thread歷程回顧

　　睿賽德/RT-Thread是如何定位自身的呢? 首先，RT-Thread是完全由國人自主開(kāi)發(fā)的，從內核到上面的中間組件。這樣就保證了它的安全性，可以用于軍工、金融、工業(yè)等高安全性要求的領(lǐng)域;同時(shí)我們強調的是中立，RT-Thread是真正中立的一個(gè)系統，我們未來(lái)也會(huì )堅持這個(gè)道路。我們對CPU架構中立、對芯片中立、對設備廠(chǎng)商中立、對不同的IoT平臺也保持中立，我們不會(huì )戰略上去偏向于某一家廠(chǎng)商，為他提供排他性的支持、優(yōu)化或綁定。我們只是希望簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地做好一件事情，就是把RT-Thread做好，把IoT終端的軟件做到最優(yōu);此外，我們有優(yōu)秀的本地技術(shù)團隊，在上海張江，目前人數不多，20人不到，但明年我們會(huì )擴展到接近40個(gè)人的團隊，他們都具有非常豐富的嵌入式操作系統經(jīng)驗和技能，能為本地的合作伙伴提供高效的、及時(shí)的本地化技術(shù)支持服務(wù)。

　　通過(guò)與多家主流芯片、設備和IoT云廠(chǎng)商的交流，我們切身感受到，市場(chǎng)對一款高質(zhì)量物聯(lián)網(wǎng)操作系統的期盼，它真真正正會(huì )帶給產(chǎn)業(yè)好處，能直接促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，我們總結下來(lái)，主要在以下幾個(gè)方面：1)降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，包括芯片的參考設計，設備的方案、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等;2)提升IoT終端軟件的質(zhì)量，比如說(shuō)更高的系統穩定性、更好的API設計、更低的內存資源占用等等。3)加快端云的對接。如果有一個(gè)設計科學(xué)、相對統一的IoT OS平臺，IoT云與不同終端的對接將會(huì )輕松很多。個(gè)人認為，物聯(lián)網(wǎng)終端上的操作系統未來(lái)必定會(huì )逐漸地收斂，主流的OS不會(huì )超過(guò)兩家。4)方便應用和服務(wù)的部署，這個(gè)也是跟平臺的統一性相關(guān)的。目前，還很少有從云端加載應用，像在手機上安裝一個(gè)應用一樣，未來(lái)我覺(jué)得這也是一個(gè)趨勢，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的成熟，未來(lái)的應用服務(wù)應該是可以后期加載的，一個(gè)相對統一的平臺，無(wú)疑是必須的。

　　以下是我們最新的RT-Thread 3.0 IoT OS的軟件架構，它是一個(gè)跨平臺的架構，支持所有主流的CPU架構，包括ARM、MIPS、C-Sky、Xtensa、Andes、RISC-V等。中間層的軟件組件非常齊全，70%以上都是由睿賽德公司的團隊自主開(kāi)發(fā)的，擁有完全的自主知識產(chǎn)權。

　　我們的GUI圖形庫叫做Persimmon UI，它可以在實(shí)時(shí)小系統上實(shí)現類(lèi)安卓的流暢效果，執行比如懸浮、旋轉、滑屏等操作。在家電和工業(yè)等領(lǐng)域，為了提升用戶(hù)體驗，增強交互性，對圖形交互的需求正與日俱增。我們正跟多家芯片廠(chǎng)商合作，集成Persimmon UI，很快會(huì )形成整體方案，推向市場(chǎng)。

　　低功耗管理組件，這也是我們的一個(gè)特色，它支持各種休眠省電模式，能動(dòng)態(tài)調節運行頻率和電壓，可以做到，上層應用無(wú)須關(guān)心底層功耗情況，系統自動(dòng)休眠。FOTA升級，這也是物聯(lián)網(wǎng)所不可或缺的一部分。我們的FOTA最強調的是安全性，它可以做到固件跟每個(gè)設備綁定，換了設備，你就無(wú)法升級了。另外，在安全加密、簽名、認證等方面 都做了很好的安全防護。 網(wǎng)絡(luò )連接組件，我們強調的就是全連接，對各類(lèi)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的支持，包括IPv6、MQTT、CoAP、LWM2M等，且針對我們系統做了很多的優(yōu)化，力求占用資源最少。我們對Cellular蜂窩網(wǎng)絡(luò )這一塊也支持得很好，從2G、4G到NB-IoT和lora。

　　POSIX標準的支持，也是我們的一大特色，RT-Thread應該是業(yè)內支持的最好的OS之一。3.0版本對Linux應用具備了更好的兼容性， 包括對PSE52和網(wǎng)絡(luò )相關(guān)的PSE53的全兼容能力。IP Camera就是一個(gè)對POSIX兼容有強烈需求的應用領(lǐng)域。傳統上，IP Camera系統都是基于Linux，但是我們看到一個(gè)很明顯的趨勢，就是消費類(lèi)IPC，功能相對簡(jiǎn)單，完全不需要Linux，嵌入式操作系統可以帶來(lái)更快的啟動(dòng)時(shí)間、更少的資源占用和更低的成本，富瀚微、國科微這些主流IPC SoC廠(chǎng)商都選用了RT-Thread，對Linux應用良好的兼容性就是原因之一。

　　腳本引擎包，我們已經(jīng)實(shí)現了對JavaScript和Python兩種主流輕型腳本的支持，在RT-Thread 3.0上成功運行這兩種引擎。當然，未來(lái)還有很多優(yōu)化工作要做，包括對Runtime執行環(huán)境全面的支持。IoT終端的芯片會(huì )越來(lái)越強，RAM和flash會(huì )越來(lái)越大，互聯(lián)網(wǎng)跟物聯(lián)網(wǎng)融合以后，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員會(huì )希望用這種更簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)，而且它對我們強調的從云端部署應用也會(huì )有很大的幫助，長(cháng)期來(lái)看，腳本引擎會(huì )逐漸流行起來(lái)。

　　高度可伸縮，是我們跟合作伙伴一直強調的，也是RT-Thread做得很棒的一個(gè)特性?？茖W(xué)的模塊化和松耦合設計保證了RT-Thread的高度可伸縮特性。廠(chǎng)商借助RT-Thread可以很容易地實(shí)現差異化的功能定制，且方便地部署從低到高、系列化的產(chǎn)品方案。在各個(gè)級別上，RT-Thread的內存資源占用都是有競爭優(yōu)勢的，就拿我們最新發(fā)布的最小版本Nano來(lái)說(shuō)，它完成了RTOS內核百分之八十的功能，只需要2.5KB的ROM和1.5KB的RAM，一經(jīng)推出就受到了開(kāi)發(fā)者的熱烈追捧。3.0版本中我們新加入的ENV工具和包管理工具，使得開(kāi)發(fā)人員可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行功能配置和加載第三方軟件包。

圖：高度可伸縮

　　RT-Thread在設計之初，就一直很重視它的簡(jiǎn)單易用性，“玩過(guò)”RT-Thread的開(kāi)發(fā)者，無(wú)不對它的易用性贊不絕口。具體體現在它優(yōu)雅的代碼風(fēng)格、模塊化設計、控制臺Shell調試工具、全面的編譯工具支持、API的簡(jiǎn)明齊全等眾多方面。

　　聊完技術(shù)和產(chǎn)品，我們接下來(lái)看看RT-Thread的全新戰略布局。半年前，我們啟動(dòng)了全新的IOT OS戰略，短短半年時(shí)間過(guò)去，我們可以說(shuō)是脫胎換骨，實(shí)現了跨越式的發(fā)展。除了知名度和影響力大幅提升以外，我們的“雙輪”驅動(dòng)戰略也結出了累累碩果。合作伙伴方面，我們開(kāi)啟全產(chǎn)業(yè)鏈的合作策略，從IP廠(chǎng)商、芯片廠(chǎng)商，到IoT云廠(chǎng)商，我們都主動(dòng)出擊，全力地推進(jìn)合作。迄今為止，我們已經(jīng)簽約超過(guò)13家國內主流芯片廠(chǎng)商，這些廠(chǎng)商都會(huì )采用RT-Thread，將它作為原生的操作系統，與芯片一并推向市場(chǎng)。開(kāi)發(fā)者社區，作為RT-Thread的生存土壤，與我們一起走過(guò)了11年時(shí)間，但之前因為種種原因，我們對社區的運營(yíng)重視程度不夠，這里要向RT-Thread的粉絲們表示歉意。但最近半年時(shí)間，我們做了大量的工作，來(lái)推動(dòng)社區的快速發(fā)展壯大。

　　開(kāi)發(fā)者分布在各個(gè)領(lǐng)域，從創(chuàng )客、學(xué)生到整個(gè)產(chǎn)業(yè)各環(huán)節。我們會(huì )通過(guò)與重量級合作伙伴合作，如正點(diǎn)原子、政府機構等，彌補之前在開(kāi)發(fā)板、教程、學(xué)習資料等方面的不足，來(lái)快速推進(jìn)RT-Thread在創(chuàng )客和學(xué)生當中的影響力。我們已經(jīng)舉辦了一次RT-Thread 3.0發(fā)布會(huì )、一次開(kāi)發(fā)者大會(huì )和若干次線(xiàn)下沙龍，都取得了很好的效果和業(yè)界一致的高度評價(jià)。 我們的社區注冊用戶(hù)和微信公眾號粉絲數都在高速增長(cháng)中。