小米官宣IoT平臺全面開(kāi)源：打造全生態(tài)系統澎湃OS能否成功？

11月16日，小米在「2023小米IoT生態(tài)伙伴大會(huì )」上宣布全面開(kāi)源Xiaomi Vela，Vela一詞源自拉丁語(yǔ)中船帆的含義，也是南方星空中最亮的星座之一。

Xiaomi Vela是小米基于開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統NuttX打造的物聯(lián)網(wǎng)嵌入式軟件平臺，能夠在各種物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺上提供統一的軟件服務(wù)，支持豐富的組件和易用的框架，打通碎片化的物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景。

加強物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的競爭力

Xiaomi Vela遵循Apache 2.0開(kāi)源協(xié)議，對個(gè)人開(kāi)發(fā)者開(kāi)放模組、擴展程序、互聯(lián)互通、小愛(ài)語(yǔ)音控制、開(kāi)發(fā)者社區等，將于12月1日正式開(kāi)放1000名內測名額。

其實(shí)Xiaomi Vela三年前就出現了，它是小米在2020年11月推出的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺，基于開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統（Embedded RTOS）NuttX開(kāi)發(fā)而成。NuttX是由Gregory Nutt在2007年開(kāi)源的操作系統核心，并在2019年被捐獻給Apache軟件基金會(huì )進(jìn)行商業(yè)化。

Xiaomi Vela繼承了NuttX系統的優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎上進(jìn)行了改進(jìn)和擴展 —— 原生支持POSIX接口的兼容，這意味著(zhù)可以方便地移植Linux平臺的開(kāi)源庫和組件，為開(kāi)發(fā)者提供了更加便利的開(kāi)發(fā)環(huán)境；同時(shí)，對系統資源的要求較小，但提供了與Linux系統相近的功能和性能，這意味著(zhù)開(kāi)發(fā)者可以在相對較低的成本下獲得高性能的物聯(lián)網(wǎng)應用。

為什么選擇NuttX？

POSIX標準原生支持：NuttX對POSIX API有原生支持，極大的簡(jiǎn)化開(kāi)源軟件移植，方便代碼復用，而其它RTOS通常只兼容少部分的POSIX接口，需要適配層把POSIX API轉成內部API。

模塊化設計：所有組件甚至組件內部特性，都可以通過(guò)配置Kconfig來(lái)調整或關(guān)閉，可按需對系統進(jìn)行裁剪，適用于不同產(chǎn)品形態(tài)。

代碼精簡(jiǎn)：所有組件都是從頭編碼，專(zhuān)門(mén)對代碼和數據做了優(yōu)化設計，NuttX實(shí)現了傳統操作系統的所有功能，但是最終生成的代碼尺寸還是可以很?。ㄗ钚∨渲貌坏?2KB，最大配置不超過(guò)256KB）。

功能完整度高：NuttX本身提供了豐富的OS組件，集成了文件系統、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧、圖形庫和驅動(dòng)框架。

從縱向看，NuttX和傳統操作系統一樣由調度子系統、文件子系統、網(wǎng)絡(luò )子系統、圖形子系統和驅動(dòng)子系統組成；從橫向看，NuttX向上給應用程序提供了POSIX和ANSI定義的標準C/C++接口。

對于沒(méi)有標準化的組件（比如各種外設），NuttX通常會(huì )提供兼容Linux的API。向下NuttX定義了Arch API、塊設備驅動(dòng)接口、網(wǎng)卡驅動(dòng)接口、display驅動(dòng)接口，以及各種總線(xiàn)和外設的lower half驅動(dòng)接口，使得芯片廠(chǎng)商能夠規范、快速地完成移植工作。下圖中數量眾多的藍色模塊就是NuttX實(shí)現的各種功能。

NuttX的系統架構子系統介紹

Xiaomi Vela的系統架構

Xiaomi Vela的底層NuttX內核：提供最基本的任務(wù)調度、跨進(jìn)程間通信、文件系統等基礎OS功能，同時(shí)也提供簡(jiǎn)潔高效的設備驅動(dòng)、輕量級的TCP/IP協(xié)議棧和電源管理等組件。

Xiaomi Vela的應用框架：分為上下兩層。上層是針對不同的物聯(lián)網(wǎng)應用而開(kāi)發(fā)的定制，其中包括多媒體應用框架、傳感器應用框架、Cloud SDK和AI SDK等。多媒體應用框架提供了音頻、視頻等多媒體處理能力，開(kāi)發(fā)者可以利用這些能力開(kāi)發(fā)出音視頻播放、錄制等應用；傳感器應用框架則提供了與各種傳感器交互的接口和方法，開(kāi)發(fā)者可以方便地獲取傳感器數據并進(jìn)行處理；Cloud SDK和AI SDK提供了與云平臺和人工智能技術(shù)相關(guān)的接口和工具，使得開(kāi)發(fā)者能夠將物聯(lián)網(wǎng)設備與云端進(jìn)行連接，并實(shí)現更加智能化的功能。

下層是為擴展系統服務(wù)提供支持，包括藍牙連接、OTA服務(wù)、數據本地存儲服務(wù)、安全服務(wù)，以及圖形用戶(hù)界面和腳本語(yǔ)言的支持等。藍牙連接框架使得物聯(lián)網(wǎng)設備可以與其他設備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接，實(shí)現設備之間的數據交互；OTA服務(wù)框架則為設備的遠程升級提供了支持，開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)OTA服務(wù)框架對設備進(jìn)行固件升級，提供更好的用戶(hù)體驗；數據本地存儲服務(wù)框架提供了對設備本地數據的管理和存儲能力，開(kāi)發(fā)者可以方便地進(jìn)行數據的存儲和讀??；安全服務(wù)框架則保障了物聯(lián)網(wǎng)設備的數據安全和通信安全，提供了加密、認證等安全機制；圖形用戶(hù)界面和腳本語(yǔ)言的支持使得開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)圖形界面進(jìn)行交互式開(kāi)發(fā)，并通過(guò)腳本語(yǔ)言實(shí)現更加靈活的應用邏輯。

Xiaomi Vela的開(kāi)發(fā)者工具：除了常見(jiàn)的Logger和Debugger工具，還提供Emulator工具來(lái)幫助開(kāi)發(fā)者提升調試效率，使用Emulator開(kāi)發(fā)者可以利用PC端豐富的調試工具和調試信息，降低嵌入式系統開(kāi)發(fā)和調試的難度。

Xiaomi Vela快應用開(kāi)發(fā)工具

隨Xiaomi Vela一同發(fā)布的還有Aiot-IDE，官方稱(chēng)這是用于開(kāi)發(fā)Xiaomi Vela快應用的工具，在小米智能穿戴（Wearable）設備上進(jìn)行應用開(kāi)發(fā)，此類(lèi)應用統稱(chēng)為Xiaomi Vela快應用，允許一次開(kāi)發(fā)多設備運行。Aiot-IDE基于VS Code進(jìn)行開(kāi)發(fā)，此外快應用的開(kāi)發(fā)也類(lèi)似網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)。

點(diǎn)擊運行，可以啟動(dòng)模擬器，快應用代碼可以直接跑起來(lái)；點(diǎn)擊調試，也可以啟動(dòng)模擬器，并且打開(kāi)調試窗口，調試窗口與chrome調試面板類(lèi)似；點(diǎn)擊打包，可以將快應用代碼打包成一個(gè)測試的rpk包；點(diǎn)擊發(fā)布，可以將快應用代碼打包成一個(gè)正式的rpk包。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷增多和復雜性的提升，操作系統需要更好地支持設備之間的互聯(lián)互通，并提供更強大的安全性和穩定性。小米推出Vela系統是為了加強其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的競爭力。

除了Xiaomi Vela，小米在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域還有其他的布局和產(chǎn)品。小米推出了一系列智能家居產(chǎn)品，如智能攝像頭、智能插座、智能燈泡等，這些產(chǎn)品可以通過(guò)Vela實(shí)現互聯(lián)互通。其次，小米還開(kāi)展了智能穿戴設備的研發(fā)，如智能手環(huán)、智能手表等，這些設備也可以通過(guò)Vela系統與其他智能設備進(jìn)行數據交互和控制。

此外，小米還在智能汽車(chē)領(lǐng)域有所布局，推出了小米汽車(chē)解決方案，以實(shí)現智能車(chē)聯(lián)網(wǎng)。最新消息顯示，11月15日，在工信部發(fā)布的新產(chǎn)品公示中，兩款小米的純電動(dòng)轎車(chē)在列，顯示企業(yè)名稱(chēng)為“北京汽車(chē)集團越野車(chē)有限公司”，意味著(zhù)小米的首車(chē)SU7可能會(huì )先和北汽合作生產(chǎn)。

小米對于物聯(lián)網(wǎng)的戰略是通過(guò)提供完整的生態(tài)系統，以滿(mǎn)足用戶(hù)在不同場(chǎng)景下的物聯(lián)網(wǎng)需求，結合眼下小米汽車(chē)的推出，小米“人車(chē)家”全生態(tài)即將完成閉環(huán)，聯(lián)動(dòng)已蓄勢待發(fā)。Xiaomi Vela即可以用來(lái)滿(mǎn)足小米在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的需求，也成功將汽車(chē)、手機和穿戴等設備聯(lián)連成一張網(wǎng)。

HyperOS的誕生

在萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，各種設備涉及的操作系統分支之復雜、數量之龐大，不同系統及協(xié)議之間造成的生態(tài)連接隔閡，可能超過(guò)了很多人的想象。如何將MIUI、Vela、Mina、車(chē)機OS四個(gè)系統進(jìn)行融合，小米已經(jīng)到了需要跨越的時(shí)刻。

當小米澎湃OS正式版在10月17日完成封包后，雷軍第一時(shí)間通過(guò)微博向外官宣。而這項工作，小米從2017年就已經(jīng)開(kāi)始了，目標就是以一套融合的系統框架統一支持全生態(tài)設備與應用，才有了今天的澎湃OS（HyperOS）。澎湃OS是基于A(yíng)OSP和Vela的融合系統，根據小米官方的說(shuō)法，澎湃OS是基于深度進(jìn)化的Android以及自研的Vela系統融合，重寫(xiě)底層構架，和華為鴻蒙OS相似。

在內核層，澎湃OS融合了Linux原生內核和自研的Vela內核，重構了性能調度、任務(wù)管理、內存管理、文件管理等各個(gè)基礎模塊，支持200多個(gè)處理器平臺、20多種文件系統。另外，經(jīng)過(guò)深入內核的底層重構，澎湃OS罕見(jiàn)地將出廠(chǎng)固件控制在8.75GB以下，對比蘋(píng)果iOS當前的固件大小為11.36GB。

在系統內核層之上的服務(wù)與框架層，澎湃OS并沒(méi)有舍棄Android服務(wù)，而是將其服務(wù)框架和自研Vela系統的服務(wù)框架，都納入其中：全新打造了8大子系統，并且其中全新的AI子系統融合大模型能力，成為整個(gè)系統的“智能大腦”。

而HyperConnect跨端層，澎湃OS則是打破了硬件設備的隔閡，讓所有設備可以統一連接協(xié)議，并且實(shí)時(shí)通信，最終構建“人車(chē)家”全生態(tài)的智能世界。在整個(gè)OS搭建過(guò)程中分歧點(diǎn)主要是在汽車(chē)OS的架構設計上，相較于手機和IoT終端，車(chē)機OS搭建就要顯得復雜很多，例如主動(dòng)駕駛、座艙的屏幕、車(chē)機互聯(lián)以及底層的車(chē)控設計到大量的整合，是一個(gè)龐大的工程問(wèn)題。

值得一提的是，澎湃OS打造了貫穿內核層、服務(wù)框架層、跨端層的全端安全系統，尤其是內核層啟用了完全獨立的「自研微內核安全系統」，保障了安全從最底層實(shí)現。

澎湃OS與MIUI的區別

澎湃OS相較于MIUI有著(zhù)明顯的區別。MIUI作為小米早期推出的系統，雖然在用戶(hù)群體中很受歡迎，但隨著(zhù)小米生態(tài)設備種類(lèi)的增多，MIUI的版本也變得越來(lái)越多樣化，與物聯(lián)網(wǎng)設備的兼容性也變得不穩定。這導致了用戶(hù)在使用不同設備時(shí)，界面和體驗上的不一致性，影響了整體的用戶(hù)體驗。為了解決這個(gè)問(wèn)題，小米推出了澎湃OS。

澎湃OS通過(guò)基于深度定制的安卓系統與Vela系統的整合，實(shí)現了所有小米設備的統一操作界面和使用體驗。澎湃OS不僅適配小米手機，還能應用于小米的各類(lèi)生態(tài)設備，如小米電視、空調、冰箱、洗衣機等。這樣一來(lái)，不論用戶(hù)使用何種小米設備，都能享受到統一的操作界面、一致的交互邏輯和流暢的使用體驗，解決了MIUI系統碎片化的問(wèn)題，為小米品牌的一體化發(fā)展打下了基礎。

可以看出，小米已經(jīng)在為擴大澎湃OS的生態(tài)體系，通過(guò)開(kāi)源平臺、能力開(kāi)放等吸引更多軟硬件合作伙伴接入。然而，想要獲得更多軟硬件廠(chǎng)商和開(kāi)發(fā)者的認可，“姍姍來(lái)遲”的小米澎湃OS，要經(jīng)歷市場(chǎng)與時(shí)間的雙重檢驗。