小米官宣IoT平臺全面開源:打造全生態(tài)系統(tǒng)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」上宣布全面開源Xiaomi Vela,Vela一詞源自拉丁語中船帆的含義,也是南方星空中最亮的星座之一。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202311/453158.htmXiaomi Vela是小米基于開源實時操作系統(tǒng)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(tǒng)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(yīng)用場景。
加強物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的競爭力
Xiaomi Vela遵循Apache 2.0開源協(xié)議,對個人開發(fā)者開放模組、擴展程序、互聯(lián)互通、小愛語音控制、開發(fā)者社區(qū)等,將于12月1日正式開放1000名內(nèi)測名額。
其實Xiaomi Vela三年前就出現(xiàn)了,它是小米在2020年11月推出的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺,基于開源實時操作系統(tǒng)(Embedded RTOS)NuttX開發(fā)而成。NuttX是由Gregory Nutt在2007年開源的操作系統(tǒng)核心,并在2019年被捐獻給Apache軟件基金會進行商業(yè)化。
Xiaomi Vela繼承了NuttX系統(tǒng)的優(yōu)點,并在此基礎(chǔ)上進行了改進和擴展 —— 原生支持POSIX接口的兼容,這意味著可以方便地移植Linux平臺的開源庫和組件,為開發(fā)者提供了更加便利的開發(fā)環(huán)境;同時,對系統(tǒng)資源的要求較小,但提供了與Linux系統(tǒng)相近的功能和性能,這意味著開發(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(yīng)用。
為什么選擇NuttX?
POSIX標準原生支持:NuttX對POSIX API有原生支持,極大的簡化開源軟件移植,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(zhuǎn)成內(nèi)部API。
模塊化設(shè)計:所有組件甚至組件內(nèi)部特性,都可以通過配置Kconfig來調(diào)整或關(guān)閉,可按需對系統(tǒng)進行裁剪,適用于不同產(chǎn)品形態(tài)。
代碼精簡:所有組件都是從頭編碼,專門對代碼和數(shù)據(jù)做了優(yōu)化設(shè)計,NuttX實現(xiàn)了傳統(tǒng)操作系統(tǒng)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(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形庫和驅(qū)動框架。
從縱向看,NuttX和傳統(tǒng)操作系統(tǒng)一樣由調(diào)度子系統(tǒng)、文件子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、圖形子系統(tǒng)和驅(qū)動子系統(tǒng)組成;從橫向看,NuttX向上給應(yīng)用程序提供了POSIX和ANSI定義的標準C/C++接口。
對于沒有標準化的組件(比如各種外設(shè)),NuttX通常會提供兼容Linux的API。向下NuttX定義了Arch API、塊設(shè)備驅(qū)動接口、網(wǎng)卡驅(qū)動接口、display驅(qū)動接口,以及各種總線和外設(shè)的lower half驅(qū)動接口,使得芯片廠商能夠規(guī)范、快速地完成移植工作。下圖中數(shù)量眾多的藍色模塊就是NuttX實現(xiàn)的各種功能。
NuttX的系統(tǒng)架構(gòu)子系統(tǒng)介紹
Xiaomi Vela的系統(tǒng)架構(gòu)
Xiaomi Vela的底層NuttX內(nèi)核:提供最基本的任務(wù)調(diào)度、跨進程間通信、文件系統(tǒng)等基礎(chǔ)OS功能,同時也提供簡潔高效的設(shè)備驅(qū)動、輕量級的TCP/IP協(xié)議棧和電源管理等組件。
Xiaomi Vela的應(yīng)用框架:分為上下兩層。上層是針對不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而開發(fā)的定制,其中包括多媒體應(yīng)用框架、傳感器應(yīng)用框架、Cloud SDK和AI SDK等。多媒體應(yīng)用框架提供了音頻、視頻等多媒體處理能力,開發(fā)者可以利用這些能力開發(fā)出音視頻播放、錄制等應(yīng)用;傳感器應(yīng)用框架則提供了與各種傳感器交互的接口和方法,開發(fā)者可以方便地獲取傳感器數(shù)據(jù)并進行處理;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,使得開發(fā)者能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)設(shè)備與云端進行連接,并實現(xiàn)更加智能化的功能。
下層是為擴展系統(tǒng)服務(wù)提供支持,包括藍牙連接、OTA服務(wù)、數(shù)據(jù)本地存儲服務(wù)、安全服務(wù),以及圖形用戶界面和腳本語言的支持等。藍牙連接框架使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以與其他設(shè)備進行無線連接,實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互;OTA服務(wù)框架則為設(shè)備的遠程升級提供了支持,開發(fā)者可以通過OTA服務(wù)框架對設(shè)備進行固件升級,提供更好的用戶體驗;數(shù)據(jù)本地存儲服務(wù)框架提供了對設(shè)備本地數(shù)據(jù)的管理和存儲能力,開發(fā)者可以方便地進行數(shù)據(jù)的存儲和讀取;安全服務(wù)框架則保障了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)安全和通信安全,提供了加密、認證等安全機制;圖形用戶界面和腳本語言的支持使得開發(fā)者可以通過圖形界面進行交互式開發(fā),并通過腳本語言實現(xiàn)更加靈活的應(yīng)用邏輯。
Xiaomi Vela的開發(fā)者工具:除了常見的Logger和Debugger工具,還提供Emulator工具來幫助開發(fā)者提升調(diào)試效率,使用Emulator開發(fā)者可以利用PC端豐富的調(diào)試工具和調(diào)試信息,降低嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試的難度。
Xiaomi Vela快應(yīng)用開發(fā)工具
隨Xiaomi Vela一同發(fā)布的還有Aiot-IDE,官方稱這是用于開發(fā)Xiaomi Vela快應(yīng)用的工具,在小米智能穿戴(Wearable)設(shè)備上進行應(yīng)用開發(fā),此類應(yīng)用統(tǒng)稱為Xiaomi Vela快應(yīng)用,允許一次開發(fā)多設(shè)備運行。Aiot-IDE基于VS Code進行開發(fā),此外快應(yīng)用的開發(fā)也類似網(wǎng)頁開發(fā)。
點擊運行,可以啟動模擬器,快應(yīng)用代碼可以直接跑起來;點擊調(diào)試,也可以啟動模擬器,并且打開調(diào)試窗口,調(diào)試窗口與chrome調(diào)試面板類似;點擊打包,可以將快應(yīng)用代碼打包成一個測試的rpk包;點擊發(fā)布,可以將快應(yīng)用代碼打包成一個正式的rpk包。
隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷增多和復雜性的提升,操作系統(tǒng)需要更好地支持設(shè)備之間的互聯(lián)互通,并提供更強大的安全性和穩(wěn)定性。小米推出Vela系統(tǒng)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Vela實現(xiàn)互聯(lián)互通。其次,小米還開展了智能穿戴設(shè)備的研發(fā),如智能手環(huán)、智能手表等,這些設(shè)備也可以通過Vela系統(tǒng)與其他智能設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互和控制。
此外,小米還在智能汽車領(lǐng)域有所布局,推出了小米汽車解決方案,以實現(xiàn)智能車聯(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,兩款小米的純電動轎車在列,顯示企業(yè)名稱為“北京汽車集團越野車有限公司”,意味著小米的首車SU7可能會先和北汽合作生產(chǎn)。
小米對于物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略是通過提供完整的生態(tài)系統(tǒng),以滿足用戶在不同場景下的物聯(lián)網(wǎng)需求,結(jié)合眼下小米汽車的推出,小米“人車家”全生態(tài)即將完成閉環(huán),聯(lián)動已蓄勢待發(fā)。Xiaomi Vela即可以用來滿足小米在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的需求,也成功將汽車、手機和穿戴等設(shè)備聯(lián)連成一張網(wǎng)。
HyperOS的誕生
在萬物互聯(lián)時代,各種設(shè)備涉及的操作系統(tǒng)分支之復雜、數(shù)量之龐大,不同系統(tǒng)及協(xié)議之間造成的生態(tài)連接隔閡,可能超過了很多人的想象。如何將MIUI、Vela、Mina、車機OS四個系統(tǒng)進行融合,小米已經(jīng)到了需要跨越的時刻。
當小米澎湃OS正式版在10月17日完成封包后,雷軍第一時間通過微博向外官宣。而這項工作,小米從2017年就已經(jīng)開始了,目標就是以一套融合的系統(tǒng)框架統(tǒng)一支持全生態(tài)設(shè)備與應(yīng)用,才有了今天的澎湃OS(HyperOS)。澎湃OS是基于AOSP和Vela的融合系統(tǒng),根據(jù)小米官方的說法,澎湃OS是基于深度進化的Android以及自研的Vela系統(tǒng)融合,重寫底層構(gòu)架,和華為鴻蒙OS相似。
在內(nèi)核層,澎湃OS融合了Linux原生內(nèi)核和自研的Vela內(nèi)核,重構(gòu)了性能調(diào)度、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、文件管理等各個基礎(chǔ)模塊,支持200多個處理器平臺、20多種文件系統(tǒng)。另外,經(jīng)過深入內(nèi)核的底層重構(gòu),澎湃OS罕見地將出廠固件控制在8.75GB以下,對比蘋果iOS當前的固件大小為11.36GB。
在系統(tǒng)內(nèi)核層之上的服務(wù)與框架層,澎湃OS并沒有舍棄Android服務(wù),而是將其服務(wù)框架和自研Vela系統(tǒng)的服務(wù)框架,都納入其中:全新打造了8大子系統(tǒng),并且其中全新的AI子系統(tǒng)融合大模型能力,成為整個系統(tǒng)的“智能大腦”。
而HyperConnect跨端層,澎湃OS則是打破了硬件設(shè)備的隔閡,讓所有設(shè)備可以統(tǒng)一連接協(xié)議,并且實時通信,最終構(gòu)建“人車家”全生態(tài)的智能世界。在整個OS搭建過程中分歧點主要是在汽車OS的架構(gòu)設(shè)計上,相較于手機和IoT終端,車機OS搭建就要顯得復雜很多,例如主動駕駛、座艙的屏幕、車機互聯(lián)以及底層的車控設(shè)計到大量的整合,是一個龐大的工程問題。
值得一提的是,澎湃OS打造了貫穿內(nèi)核層、服務(wù)框架層、跨端層的全端安全系統(tǒng),尤其是內(nèi)核層啟用了完全獨立的「自研微內(nèi)核安全系統(tǒng)」,保障了安全從最底層實現(xiàn)。
澎湃OS與MIUI的區(qū)別
澎湃OS相較于MIUI有著明顯的區(qū)別。MIUI作為小米早期推出的系統(tǒng),雖然在用戶群體中很受歡迎,但隨著小米生態(tài)設(shè)備種類的增多,MIUI的版本也變得越來越多樣化,與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的兼容性也變得不穩(wěn)定。這導致了用戶在使用不同設(shè)備時,界面和體驗上的不一致性,影響了整體的用戶體驗。為了解決這個問題,小米推出了澎湃OS。
澎湃OS通過基于深度定制的安卓系統(tǒng)與Vela系統(tǒng)的整合,實現(xiàn)了所有小米設(shè)備的統(tǒng)一操作界面和使用體驗。澎湃OS不僅適配小米手機,還能應(yīng)用于小米的各類生態(tài)設(shè)備,如小米電視、空調(diào)、冰箱、洗衣機等。這樣一來,不論用戶使用何種小米設(shè)備,都能享受到統(tǒng)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(tǒng)碎片化的問題,為小米品牌的一體化發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
可以看出,小米已經(jīng)在為擴大澎湃OS的生態(tài)體系,通過開源平臺、能力開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商和開發(fā)者的認可,“姍姍來遲”的小米澎湃OS,要經(jīng)歷市場與時間的雙重檢驗。
從Xiaomi Vela開源來看,采取的是農(nóng)村包圍城市的思想,先從IoT終端入手后,慢慢發(fā)展為可以通過基礎(chǔ)通訊協(xié)議跟小米的所有產(chǎn)品互聯(lián)。至于小米Vela開源之路還是很漫長的,以開源鴻蒙OS系統(tǒng)為例,到現(xiàn)在來說也是屬于起步的狀態(tài)。
從手機到家居再到汽車都在進入急速串聯(lián)的探索期,缺失自研系統(tǒng)意味著無法在智能家居及智能汽車領(lǐng)域真正掌握主動權(quán)。而要實現(xiàn)全線自研,擺脫安卓,不僅需要時間和技術(shù),更要解決用戶習慣改變、應(yīng)用兼容性和生態(tài)鏈建設(shè)等問題。
至于澎湃OS是自研還是基于安卓深度定制的問題已經(jīng)不那么重要了。畢竟,由于AOSP本身是開源免費的,小米可以自由使用、不受限制,澎湃OS已經(jīng)是屬于小米自己的東西,其發(fā)展不再受限于安卓系統(tǒng)的制約。
那么,新系統(tǒng)將于何時適配小米現(xiàn)有產(chǎn)品,哪些型號可以“嘗鮮”?據(jù)悉,國內(nèi)版首批設(shè)備將于今年12月開始推送正式版,包括手機、平板、電視、攝像機等六大品類。
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