物聯(lián)網(wǎng)操作系統的新進(jìn)展

Micrium產(chǎn)品在工業(yè)、醫療和航空航天領(lǐng)域里面有著(zhù)廣泛的應用基礎，全球的市場(chǎng)份額接近30%，μC/OS 通過(guò)第三方認證機構可以獲得航空、醫療和工業(yè)安全認證，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，據了解，用戶(hù)在開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)的時(shí)候都要支付費用，這樣高門(mén)檻的軟件會(huì )將中小規模的客戶(hù)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 公司推出的針對基于A(yíng)RM 物聯(lián)網(wǎng)設備的X-Wave 平臺，該公司的RTOS內核是ThreadX。 Wind River(風(fēng)河)IDP智能設備平臺，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)勢是快速創(chuàng )新并且保持與傳統設備的互操作性，它把網(wǎng)絡(luò )、嵌入式控制、企業(yè)級安全性和易管理性完整地集成起來(lái)，把傳感器和云端數據中心服務(wù)器整合起來(lái)，形成完整的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施。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的整個(gè)系統開(kāi)發(fā)過(guò)程，詳情還待進(jìn)一步研究了解。

　　相比國外企業(yè)的謹慎和保守，國內企業(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(xiāo)售起家，近幾年開(kāi)始研發(fā)和銷(xiāo)售Wi-Fi模塊進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件市場(chǎng)，據悉慶科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)化設計的、運行在微控制器上的、高度可移植的操作系統和中間件平臺，據業(yè)內人士分析，基層軟件是在開(kāi)源軟件技術(shù)修改而成。慶科云(FogCloud)是專(zhuān)門(mén)為智能硬件平臺，提供數據云存儲、云分發(fā)、軟件OTA升級、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上。目前看，FogCloud是一個(gè)面向物聯(lián)網(wǎng)的PaaS架構加上幾個(gè)小的SaaS應用。比較前面討論過(guò)的幾個(gè)國外產(chǎn)品，包括華為L(cháng)iteOS ，MiCO 是目前開(kāi)放程度最高的物聯(lián)OS。華為L(cháng)iteOS項目的網(wǎng)站http://www.oiotc.cc/ 上目前也只有一個(gè)簡(jiǎn)單的內核開(kāi)發(fā)文檔，論壇里面有消息稱(chēng)源代碼要12月才能發(fā)布。

　　MiCO OS已經(jīng)上線(xiàn)， 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。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)域的應用，已經(jīng)有一定的應用基層。

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(zhù)主旋律。 2014年-2015年市場(chǎng)調查顯示18%的嵌入式OS 依然是用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)的，(2000年以前這個(gè)數字高達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(mǎn)足用戶(hù)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(hù)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)應用的軟件系統。

　　開(kāi)源社區和芯片公司為物聯(lián)網(wǎng)OS的開(kāi)發(fā)者準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。適合于可穿戴設備應用的STM32 Nucleo 的Cube軟件庫，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)授權的emWin圖形開(kāi)發(fā)庫。

　　FreeRTOS 是基于MCU的物聯(lián)網(wǎng)應用采用最廣泛的開(kāi)源的RTOS，著(zhù)名的智能手表Pebble OS 的內核使用了FreeRTOS。FreeRTOS 內核采用的是GPL 授權方式，但它是一個(gè)修改后的GPL協(xié)議。FreeRTOS 的GPL授權給了這樣一個(gè)例外條件：即這些獨立模塊如果它們使用的是FreeRTOS API 與FreeRTOS進(jìn)行通信，并且這些獨立模塊不涉及內核和內核調度，也沒(méi)有對任務(wù)、任務(wù)通信和信號量等內核功能作出改動(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)授權版本OpenRTOS可供用戶(hù)選擇，OpenRTOS由英國WITTENSTEIN high integrity systems公司提供授權和技術(shù)支持。

　　有消息稱(chēng)MiCO OS 內核使用了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內核，有他們修改的FreeRTOS 內核代碼和相關(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。此外，開(kāi)源的contiki IoT OS ，網(wǎng)站http://www.contiki-os.org，也是一個(gè)很活躍的項目，據悉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，樹(shù)莓派Pi是基于Linux的嵌入式計算平臺，上面可以承載各種標準服務(wù)和應用，適合物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設計。國內外的物聯(lián)網(wǎng)云平臺發(fā)展很快，比如Ayla network、Xively、DreamFactory、機智云、Yeelink和中國移動(dòng)提供的物聯(lián)網(wǎng)云平臺服務(wù)。

　　騰訊微信物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺(http://iot.weixin.qq.com)是一種物聯(lián)網(wǎng)云平臺和應用服務(wù)，它使用一種微信硬件公共帳號和物聯(lián)網(wǎng)設備對接，實(shí)現在微信上管理你的設備。微信硬件近期發(fā)展很快，支持微信運動(dòng)(智能手環(huán)和手機)、智能家居、電視、玩具、血壓計和微信相框等各種智能硬件，微信硬件平臺通過(guò)支持芯片公司的Wi-Fi和藍牙模塊內嵌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備進(jìn)行互聯(lián)。AirSync和AirKiss協(xié)議用于藍牙和Wi-Fi技術(shù)的基礎支持框架和硬件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)現萬(wàn)物互聯(lián)的夢(mèng)想。

小結

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

參考資料：

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　　[3]張愛(ài)華,何小慶.基于嵌入式操作系統的物聯(lián)網(wǎng)安全[J].單片機與嵌入式系統應用,2015(1)

　　[4]何小慶.云計算在物聯(lián)網(wǎng)中的應用[J].單片機與嵌入式系統應用,2014(11)

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　　[6]何小慶.談?wù)凢reeRTOS 及其授權方式[J].單片機與嵌入式系統應用,2015(10)