物聯(lián)網操作系統(tǒng)的新進展

Micrium產品在工業(yè)、醫(yī)療和航空航天領域里面有著廣泛的應用基礎，全球的市場份額接近30%，μC/OS 通過第三方認證機構可以獲得航空、醫(yī)療和工業(yè)安全認證，比如EC 61508，EN62304 和 FDA 510(k)等。技術上μC/OS 的實時性、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“中介層”支持包括亞馬遜在內的多種云服務。

　　Spectrum 物聯(lián)網軟件是一個完全商業(yè)化嵌入式軟件，據了解，用戶在開發(fā)和量產的時候都要支付費用，這樣高門檻的軟件會將中小規(guī)模的客戶拒之門外。

　　其他的相似技術和商業(yè)模式的產品還有Express Logic 公司推出的針對基于ARM 物聯(lián)網設備的X-Wave 平臺，該公司的RTOS內核是ThreadX。 Wind River(風河)IDP智能設備平臺，它是Intel物聯(lián)網網關的軟件中間件，支持企業(yè)以Intel 物聯(lián)網網關為基礎來開發(fā)物聯(lián)網解決方案，英特爾的物聯(lián)網網關的優(yōu)勢是快速創(chuàng)新并且保持與傳統(tǒng)設備的互操作性，它把網絡、嵌入式控制、企業(yè)級安全性和易管理性完整地集成起來，把傳感器和云端數據中心服務器整合起來，形成完整的物聯(lián)網基礎設施。該方案的缺點是開放性差。風河最新推出的物聯(lián)網解決方案-Helix有望將其技術覆蓋物聯(lián)網從智能傳感到云平臺的整個系統(tǒng)開發(fā)過程，詳情還待進一步研究了解。

　　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經傳的小公司， 以嵌入式開發(fā)板和芯片銷售起家，近幾年開始研發(fā)和銷售Wi-Fi模塊進入物聯(lián)網和智能硬件市場，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(tǒng)和中間件平臺，據業(yè)內人士分析，基層軟件是在開源軟件技術修改而成。慶科云(FogCloud)是專門為智能硬件平臺，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，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是一個面向物聯(lián)網的PaaS架構加上幾個小的SaaS應用。比較前面討論過的幾個國外產品，包括華為LiteOS ，MiCO 是目前開放程度最高的物聯(lián)OS。華為LiteOS項目的網站http://www.oiotc.cc/ 上目前也只有一個簡單的內核開發(fā)文檔，論壇里面有消息稱源代碼要12月才能發(fā)布。

　　MiCO OS已經上線， 開發(fā)者進入 http://mico.io 開發(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 的一個開發(fā)過程范例。 MiCO的最大亮點是 MiCO OS、移動App 和云服務全部免費。MiCO OS 是一個新的技術，目前還是在愛好者試用階段。但是使用了MiCO技術的慶科公司Wi-Fi模塊產品已經遍及智能硬件各個領域的應用，已經有一定的應用基層。

開源依然會唱主旋律

　　在這場物聯(lián)網OS比武中，開源依然唱著主旋律。 2014年-2015年市場調查顯示18%的嵌入式OS 依然是用戶自己開發(fā)的，(2000年以前這個數字高達50% 以上)。原因是什么呢?商業(yè)和開源軟件產品無法滿足用戶要求，在物聯(lián)網OS的世界里，這個比率還會更大，原因是什么呢?物聯(lián)網系統(tǒng)的需求不明確、商業(yè)模式不成熟、加上物聯(lián)網OS技術還在發(fā)展之中，用戶只好選擇基于開源軟件去開發(fā)適合自己物聯(lián)網應用的軟件系統(tǒng)。

　　開源社區(qū)和芯片公司為物聯(lián)網OS的開發(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，它也加入開源FreeRTOS 和LwIP中間件，還有一個已經獲得商業(yè)授權的emWin圖形開發(fā)庫。

　　FreeRTOS 是基于MCU的物聯(lián)網應用采用最廣泛的開源的RTOS，著名的智能手表Pebble OS 的內核使用了FreeRTOS。FreeRTOS 內核采用的是GPL 授權方式，但它是一個修改后的GPL協(xié)議。FreeRTOS 的GPL授權給了這樣一個例外條件：即這些獨立模塊如果它們使用的是FreeRTOS API 與FreeRTOS進行通信，并且這些獨立模塊不涉及內核和內核調度，也沒有對任務、任務通信和信號量等內核功能作出改動，這些模塊可以不按照GPL方式公開源代碼。

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

　　有消息稱MiCO OS 內核使用了FreeRTOS， 做了修改，且在其上封裝了API。但是目前還沒得到官方的證實。智能手表Pebble網站聲明了Pebble OS 使用了FreeRTOS內核，有他們修改的FreeRTOS 內核代碼和相關文檔說明。

　　與FreeRTOS相似的有LwIP，它采用開源的修改后的BSD 授權。此外，開源的contiki IoT OS ，網站http://www.contiki-os.org，也是一個很活躍的項目，據悉Lite OS思路與contiki很接近，并使用了其中的uIP的協(xié)議。

　　基于開源硬件的Ardunio和樹莓派Pi的開源的物聯(lián)網網關和云服務很多，Arduino是基于MCU 面向傳感器和控制部件編程的平臺，樹莓派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和應用，適合物聯(lián)網網關設計。國內外的物聯(lián)網云平臺發(fā)展很快，比如Ayla network、Xively、DreamFactory、機智云、Yeelink和中國移動提供的物聯(lián)網云平臺服務。

　　騰訊微信物聯(lián)網硬件平臺(http://iot.weixin.qq.com)是一種物聯(lián)網云平臺和應用服務，它使用一種微信硬件公共帳號和物聯(lián)網設備對接，實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(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，以方便硬件開發(fā)人員快速地將微信與智能設備進行互聯(lián)。AirSync和AirKiss協(xié)議用于藍牙和Wi-Fi技術的基礎支持框架和硬件JSAPI等。騰訊已經聯(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，實現萬物互聯(lián)的夢想。

小結

　　物聯(lián)網產業(yè)處在發(fā)展初期，碎片化特點必將導致物聯(lián)網時代對軟件的多樣性需求。一種操作系統(tǒng)和開發(fā)工具很難支持物聯(lián)網系統(tǒng)中的所有設備，短時間內，物聯(lián)網OS很難形成像智能手機中Android和iOS兩家獨占市場的局面。以安全性和集成化為代表的物聯(lián)網新需要給傳統(tǒng)嵌入式軟件帶來挑戰(zhàn)，也給以互聯(lián)網企業(yè)為代表的產業(yè)新人帶機遇。

參考資料：

　　[1]何小慶.物聯(lián)網操作系統(tǒng)淺[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2015(1)

　　[2]江文瑞,何小慶.物聯(lián)網與實時操作系統(tǒng)[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2014(11)

　　[3]張愛華,何小慶.基于嵌入式操作系統(tǒng)的物聯(lián)網安全[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2015(1)

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

　　[5]何小慶,物聯(lián)網時代對嵌入式軟件新需求[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2014(8)

　　[6]何小慶.談談FreeRTOS 及其授權方式[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2015(10)