隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的種類和數(shù)量也隨之快速增長(zhǎng)。據(jù) Gartner 預(yù)測(cè),到 2020 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將超過(guò) 260 億個(gè),物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 1.9 萬(wàn)億美元。與傳統(tǒng)的 IT領(lǐng)域不一樣,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分布在各個(gè)不同領(lǐng)域,功能和形態(tài)各不相同,這對(duì)物聯(lián)網(wǎng)提出了巨大的挑戰(zhàn)。
物聯(lián)網(wǎng)依靠互聯(lián)網(wǎng)完成信息的傳遞,嵌入式系統(tǒng)的加入使得信息傳遞更具有專用性。在物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)前,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)有 30 多年的發(fā)展歷史,但一直隱藏在幕后。自從物聯(lián)網(wǎng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略后,嵌入式系統(tǒng)也從后臺(tái)走向前臺(tái)。
一提到嵌入式操作系統(tǒng),自然繞不開嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)。嵌入式Linux 是將Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪修改,使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行。它性能優(yōu)異,軟件移植容易,代碼開放,有許多應(yīng)用軟件支持。但也具有難以彌補(bǔ)的缺陷,Linux有著復(fù)雜的內(nèi)核,軟硬件成本高,功耗高。
因?yàn)樯鲜鋈毕?,在?duì)實(shí)時(shí)性要求比較高,成本控制比較嚴(yán)格或者低功耗應(yīng)用等物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)合,常常會(huì)使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),英文全稱 Real-time operating system)。
與 RTOS 相對(duì)應(yīng)的是 TSOS(分時(shí)操作系統(tǒng),英文全稱 Time Sharing Operating System),我們所熟知的 Windows、Linux、Unix 都屬于 TSOS。
RTOS 在問(wèn)世之初是因?yàn)樵缙?CPU 任務(wù)切換開銷過(guò)大,隨著工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,許多特殊場(chǎng)景重要任務(wù)執(zhí)行優(yōu)先度極高。因此,利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以避免頻繁切換任務(wù)浪費(fèi)的 CPU 時(shí)間,并且能滿足一些實(shí)時(shí)要求較高的場(chǎng)景。
當(dāng)然,RTOS 不僅僅具有實(shí)時(shí)性這一特征,從本質(zhì)上說(shuō),它還是一款操作系統(tǒng)。為了滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的輕量化需求,RTOS 普遍來(lái)說(shuō)都擁有極小的體積、極低的功耗和極高的啟動(dòng)速度,并提供豐富的組件、工具鏈和社區(qū)。
在 RTOS 領(lǐng)域中,占據(jù)半壁江山的是發(fā)源于美國(guó)的 FreeRTOS , TI、飛思卡爾、Atmel、ST 等國(guó)外半導(dǎo)體大廠均選擇其作為默認(rèn)搭載的嵌入式操作系統(tǒng)。除FreeRTOS 外,還有 uC/OS、RTX 、QNX、VxWorks等 RTOS 在國(guó)外也較為流行。
物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展,對(duì)傳統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。FreeRTOS和uC/OS 等傳統(tǒng)的 RTOS ,僅是一個(gè)內(nèi)核,沒(méi)有上層組件。很難滿足對(duì)于聯(lián)網(wǎng)、存儲(chǔ)、安全、低功耗等多方面的需求,企業(yè)基于 RTOS 內(nèi)核開發(fā)軟件的周期也頗為冗長(zhǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備開發(fā)、運(yùn)營(yíng)模式和產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生了全面的沖擊和顛覆。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)使得終端開發(fā)的難度大幅增加,碎片化又造成產(chǎn)業(yè)資源的巨大浪費(fèi)。一款標(biāo)準(zhǔn)化的、帶有豐富中間層組件的操作系統(tǒng)(IoT OS),將極大程度上解決以上問(wèn)題。
物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,IoT OS 已經(jīng)成為大勢(shì)所趨,其戰(zhàn)略價(jià)值和地位與嵌入式時(shí)代的 RTOS 內(nèi)核不可同日而語(yǔ)。它是一個(gè)軟件平臺(tái),是所有終端接入云端的入口。國(guó)內(nèi)外巨頭都在紛紛布局并重金投入。
RT-Thread 系統(tǒng)完全開源,它不僅僅有一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)核,還具備豐富的中間層組件,包括如文件系統(tǒng)、圖形庫(kù)等較為完整的中間件組件,具備低功耗、安全、通信協(xié)議支持和云端連接能力的軟件平臺(tái)。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展,RT-Thread 正演變成為一個(gè)功能強(qiáng)大、組件豐富、開發(fā)簡(jiǎn)易、高可擴(kuò)展性和高安全性的 IoT OS。
RT-Thread 軟件架構(gòu)
RT-Thread 的軟件架構(gòu)包含以下幾部分:
RT-Thread 內(nèi)核:RT-Thread 的核心部分,跨硬件平臺(tái)是使用 RT-Thread 的大好處之一。RT-Thread 支持所有主流的 CPU 架構(gòu),如 ARM、RISC-V、MIPS、Xtensa、X86等,支持幾百款的 MCU 、無(wú)線連接芯片和應(yīng)用處理器。通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)的設(shè)備框架,實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用和下層硬件(包括主控芯片、傳感器、無(wú)線連接芯片等)無(wú)關(guān),一次開發(fā),跨平臺(tái)部署。
RT-Thread 平臺(tái):基于 RT-Thread 內(nèi)核之上的上層軟件,長(zhǎng)期的積累發(fā)展,使得 RT-Thread 擁有完善的軟件生態(tài)。兼容 POSIX 接口標(biāo)準(zhǔn),使得 Linux 應(yīng)用的移植變得輕而易舉;支持 CMSIS、Web Socket 等各種主流軟件接口、協(xié)議。支持業(yè)界主流的開發(fā)工具,GCC、IAR、Kail 等。
基于優(yōu)異的軟件架構(gòu),RT-Thread 能實(shí)現(xiàn)最佳的松耦合、模塊化,即可應(yīng)用于最小 MCU 系統(tǒng)(例如一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)),也可輕松擴(kuò)展到聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和高端智能設(shè)備(例如采用 Coretex-A7 的智能音箱、雙核 A9 的風(fēng)機(jī)控制設(shè)備)。
RT-Thread 軟件包、中間件:具有完備的中間層組件,幾乎覆蓋物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)所需的所有基礎(chǔ)軟件,如文件系統(tǒng)、低功耗管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、音頻框架、主流 IoT 云的 SDK 等,這也是開發(fā)者青睞,選擇 RT-Thread 的最重要原因之一。去年推出的軟件包生態(tài),也正在蓬勃發(fā)展,目前已經(jīng)有接近 200 個(gè)覆蓋各個(gè)品類的開源軟件包,供開發(fā)者使用。軟件包生態(tài)對(duì)于一個(gè)操作系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要,因?yàn)檫@些軟件包具有很強(qiáng)的重用性,模塊化程度很高,極大地方便應(yīng)用開發(fā)者在最短時(shí)間內(nèi),打造出自己想要的系統(tǒng)。
京東智聯(lián)云基于 RT-Thread 推出了物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng),包含RT-Thread 為京東云定制的服務(wù)組件,內(nèi)置京東智聯(lián)云物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和協(xié)議,提供包括配網(wǎng)、設(shè)備控制、OTA 升級(jí)、安全認(rèn)證及策略等全套物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),極大提升了產(chǎn)品接入效率,增強(qiáng)安全性。可廣泛應(yīng)用于智能家居、智慧城市、智慧工業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,是產(chǎn)品智能升級(jí)和接入京東智聯(lián)云的不二選擇。
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