物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的作用介紹

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的前景如何?會(huì)不會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的爭(zhēng)霸局面?與傳統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)或個(gè)人智能終端(智能手機(jī)、平板電腦等)上的操作系統(tǒng)不同，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)有其獨(dú)特的特征。

這些特征是為了更好的服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而存在的，運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的終端設(shè)備，能夠與物聯(lián)網(wǎng)的其它層次結(jié)合的更加緊密，數(shù)據(jù)共享更加順暢，能夠大大提升物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)效率。

一、物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的作用

除具備傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的設(shè)備資源管理功能外，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)還具備下列功能:

1. 屏蔽物聯(lián)網(wǎng)碎片化的特征，提供統(tǒng)一的編程接口。

所謂碎片化，指的是硬件設(shè)備配置多種多樣，不同的應(yīng)用領(lǐng)域差異很大。從小到只有幾K內(nèi)存的低端單片機(jī)，到有數(shù)百M(fèi)內(nèi)存的高端智能設(shè)備。

傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)無法適應(yīng)這種"廣譜"的硬件環(huán)境，而如果采用多個(gè)操作系統(tǒng)(比如低端配置，采用嵌入式操作系統(tǒng)，高端配置設(shè)備，采用Linux等通用操作系統(tǒng))，則由于架構(gòu)的差異，無法提供統(tǒng)一的編程接口和編程環(huán)境。

2. 正是這種"碎片化"的特征，牽制了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和壯大。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)則充分考慮這些碎片化的硬件需求，通過合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)，使得操作系統(tǒng)本身具備很強(qiáng)的伸縮性，很容易的應(yīng)用到這些硬件上。

3. 同時(shí)，通過統(tǒng)一的抽象和建模，對(duì)不同的底層硬件和功能部件進(jìn)行抽象，抽象出一個(gè)一個(gè)的"通用模型"，對(duì)上層提供統(tǒng)一的編程接口，屏蔽物理硬件的差異。

這樣達(dá)到的一種效果就是， 同一個(gè)APP，可以運(yùn)行在多種不同的硬件平臺(tái)上，只要這些硬件平臺(tái)運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)即可。

這與智能手機(jī)的效果是一樣的，同一款A(yù)PP，比如微信，既可以運(yùn)行在一個(gè)廠商的低端智能手機(jī)上，又可以運(yùn)行在硬件配置完全不同的另一個(gè)廠商的高端手機(jī)上，只要這些手機(jī)都安裝了Android操作系統(tǒng)。

顯然，這樣一種獨(dú)立于硬件的能力，是支撐物聯(lián)網(wǎng)良好生態(tài)環(huán)境形成的基礎(chǔ)。

二、那么，物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境如何培育?

拉通物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的上下游，培育物聯(lián)網(wǎng)硬件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)營、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘等分離的商業(yè)生態(tài)環(huán)境，為物聯(lián)網(wǎng)的大發(fā)展建立基礎(chǔ)。類似于智能終端操作系統(tǒng)(iOS、Andriod等)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)環(huán)境培育作用。

如何降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的成本和時(shí)間?

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是一個(gè)公共的業(yè)務(wù)開發(fā)平臺(tái)，具備豐富完備的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)功能組件和應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，可大大降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本;提升數(shù)據(jù)共享能力:統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)具備一致的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)訪問方式，為不同行業(yè)之間的數(shù)據(jù)共享提供了可能。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)可打破行業(yè)壁壘，增強(qiáng)不同行業(yè)之間的數(shù)據(jù)共享能力，甚至可以提供"行業(yè)服務(wù)之上"的服務(wù)，比如數(shù)據(jù)挖掘等;為物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理奠定基礎(chǔ)。

采用統(tǒng)一的遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程管理接口，即使行業(yè)應(yīng)用不同，也可采用相同的管理軟件對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，大大提升物聯(lián)網(wǎng)的可管理性和可維護(hù)性，甚至可以做到整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一管理和維護(hù)。

一般來說，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)由內(nèi)核、通信支持(WiFi/藍(lán)牙、2/3/4G等通信支持、NFC、RS232/PLC支持等)、外圍組件(文件系統(tǒng)、GUI、Java虛擬機(jī)、XML文件解析器等)、集成開發(fā)環(huán)境等組成，基于此，可衍生出一系列面向行業(yè)的特定應(yīng)用!

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是行業(yè)應(yīng)用得以茁壯生長和長期有效生存的基礎(chǔ)，只有具備了強(qiáng)大靈活的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)這棵大樹才能結(jié)出豐碩的果實(shí)。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而言，“碎片化”是主要的問題，其中芯片、傳感器、通信協(xié)議、應(yīng)用場(chǎng)景千差萬別，“山頭林立”。

比如無線通信標(biāo)準(zhǔn)，就有藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、PLC、Z-Wave、RF、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi、NB-IoT、LoRa等等。很明顯，技術(shù)方案不統(tǒng)一，體系結(jié)構(gòu)不一致，阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也局限了互聯(lián)互通的范圍。

然而，各種操作系統(tǒng)可以支持不同的硬件、通信標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用場(chǎng)景。開源，有利于打破技術(shù)障礙和壁壘，提高互操作性和可移植性，減小開發(fā)成本，同時(shí)也適合開源社區(qū)的開發(fā)人員參與進(jìn)來。

操作系統(tǒng)，是物聯(lián)網(wǎng)中一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，而開源更佳助推了物聯(lián)網(wǎng)的開放和發(fā)展。

目前，開源操作系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，以后也必將在物聯(lián)網(wǎng)中扮演越來越重要的角色。

手機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)出Android和iOS兩家獨(dú)大的局面，而在物聯(lián)網(wǎng)體系中，操作系統(tǒng)也呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)，并不是一兩種操作系統(tǒng)可以支持所有的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

三、附十大物聯(lián)網(wǎng)開源操作系統(tǒng)

注：(微軟的Windows 10 for IoT 和 蘋果的 iOS，雖然也是很強(qiáng)大，但是因?yàn)殚]源，不在本文介紹之列。)

1. ?Andorid Things

Andorid Things 是谷歌上周剛推出的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，是去年推出的“Brillo”操作系統(tǒng)的更新版本，作為 Andorid 系統(tǒng)的一個(gè)分支版本，類似于可穿戴和智能手表用的Andorid Wear(實(shí)際上它也是一種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng))。

它使用一種名為 Weave的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與云端相連，并且與谷歌助手等服務(wù)交互。Android Things 面向所有Java開發(fā)者，不管開發(fā)者有沒有移動(dòng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。該操作系統(tǒng)將能夠支持一系列物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的計(jì)算平臺(tái)，其中包括英特爾Edison 平臺(tái)，NXP公司的Pico平臺(tái)，以及“樹莓派3”。

2. Contiki

ConTIki，是一個(gè)開源的、容易移植的多任務(wù)操作系統(tǒng)，適用于內(nèi)存受限的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。ConTIki 項(xiàng)目的作者是瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所的網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)小組的Adam Dunkels 博士。

該系統(tǒng)只需要幾千字節(jié)或者幾百字節(jié)的內(nèi)存，就能提供多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境和TCP/IP支持。它已經(jīng)移植并成功運(yùn)行于嵌入式微控制器平臺(tái)(TI MSP430，Atmel AVR)以及電腦、游戲機(jī)等平臺(tái)。它支持的協(xié)議有全標(biāo)準(zhǔn) IPv6 和 IPv4，以及低功耗網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：6lowpan、RPL、CoAP。

3. eLinux

eLinux，也稱為Embedded Linux，即嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)基于Linux 內(nèi)核，是Linux 對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的裁剪版，支持該操作系統(tǒng)的廠家、芯片和產(chǎn)品比較廣泛。該操作系統(tǒng)的維基主頁提供了開發(fā)、硬件、產(chǎn)品、廠家、社區(qū)等一系列相關(guān)信息。

4. FreeRTOS

FreeRTOS 是一個(gè)迷你的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，功能包括：任務(wù)管理、時(shí)間管理、信號(hào)量、消息隊(duì)列、內(nèi)存管理、記錄功能、軟件定時(shí)器、協(xié)程等，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。

FreeRTOS 操作系統(tǒng)是完全開源你的操作系統(tǒng)，具有源碼公開、可移植、可裁減、調(diào)度策略靈活的特點(diǎn)。

目前，該操作系統(tǒng)已經(jīng)數(shù)百萬設(shè)備上部署，它號(hào)稱是“市場(chǎng)上領(lǐng)先的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”，能夠?yàn)槲⒖刂破骱臀⑻幚砥魈峁┖芎玫慕鉀Q方案。

5. mbed OS

這款操作系統(tǒng)由ARM開發(fā)，專門為運(yùn)行ARM處理器的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而設(shè)計(jì)。它包含了C++應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)，公司也提供其他開發(fā)工具和相關(guān)的設(shè)備服務(wù)器。

默認(rèn)情況下，mbed 操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的單線程架構(gòu)，而非多線程(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))環(huán)境。 這確保了它可以擴(kuò)展到尺寸最小、成本最低且功耗最低的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

ARM在移動(dòng)設(shè)備端有著強(qiáng)大的市場(chǎng)占有率，所以這款操作系統(tǒng)實(shí)力和前景不可小覷。

6. Raspbian

Raspbian 是一款基于Debian，為樹莓派硬件而設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)。這個(gè)操作系統(tǒng)包括一些列的基礎(chǔ)程序和工具，保證樹莓派硬件的運(yùn)行。

7. ?RIOT

RIOT，將自己稱為“友好的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)”，致力于開發(fā)者友好、資源友好、物聯(lián)網(wǎng)友好，關(guān)鍵的功能包括C/C++支持、多線程、能量效率、部分遵守POSIX等等。

RIOT 開源社區(qū)自2008年以來就啟動(dòng)了。RIOT能夠在眾多平臺(tái)上運(yùn)行包括嵌入式設(shè)備、PC、傳感器等。

8. ?Ubuntu Core

Ubuntu 是目前最流行的Linux 版本，而Ubuntu Core旨在將Ubuntu 帶向物聯(lián)網(wǎng)世界。它可以運(yùn)行例如微軟Azure、 谷歌計(jì)算引擎、 亞馬遜彈性云計(jì)算服務(wù)，也可以運(yùn)行在例如BeagleBone Black 和樹莓派等硬件上。

9. ?Huawei LiteOS

Huawei LiteOS 是華為面向IoT領(lǐng)域，構(gòu)建的“統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)和中間件軟件平臺(tái)”，具有輕量級(jí)(內(nèi)核小于10k)、低功耗、互聯(lián)互通、安全等關(guān)鍵能力。Huawei LiteOS 目前主要應(yīng)用于智能家居、穿戴式、車聯(lián)網(wǎng)、智能抄表、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等 IoT 領(lǐng)域的智能硬件上，還可以和LiteOS生態(tài)圈內(nèi)的硬件互聯(lián)互通，提高用戶體驗(yàn)。

Liteos操作系統(tǒng)具有能耗最低，尺寸小、響應(yīng)快等特點(diǎn)，也建立了開源社區(qū)，能夠支持的芯片例如海思的PLC芯片HCT3911、媒體芯片3798M/C、IPCamera芯片Hi3516A，以及LTE-M芯片等。

10. TIzen

Tizen，Linux基金會(huì)和LiMo基金會(huì)，聯(lián)合英特爾和三星電子，共同開發(fā)的開源操作系統(tǒng)，它可以滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)(包括設(shè)備制造商、手機(jī)運(yùn)營商、應(yīng)用開發(fā)者、獨(dú)立軟件服務(wù)提供商)的需求，應(yīng)用于手機(jī)、電視、穿戴等多個(gè)產(chǎn)品。

Tizen底層平臺(tái)相關(guān)API按照HTML5的形式公開出來，服務(wù)將涵蓋通信、多媒體、相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、社區(qū)媒體等。三星已經(jīng)售賣了幾款搭載該操作系統(tǒng)的產(chǎn)品，是它的最大支持者。

當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)還不僅僅是以上這些，隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，必將進(jìn)一步形成眾所心儀的對(duì)象，那時(shí)候也可能出現(xiàn)一家獨(dú)大的局面。

目前既然行業(yè)如此碎片化，那就先百家爭(zhēng)鳴，百花齊放，最終讓市場(chǎng)來決定!