物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀與未來

 操作系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，今天PC和手機(jī)時(shí)代的操作系統(tǒng)霸主未必能在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代延續(xù)霸業(yè)。操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)律是：當(dāng)壟斷已經(jīng)形成，后來者就很難顛覆，只有等待下一次產(chǎn)業(yè)浪潮。如今，一個(gè)全新的、充滿想象空間的操作系統(tǒng)市場機(jī)會(huì)正在開啟。

如此關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)必然是兵家必爭之地。ARM、谷歌、微軟、華為、阿里、海爾等國內(nèi)外著名的IT企業(yè)紛紛推出物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出群雄逐鹿的壯觀景象。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)公司也不甘示弱，紛紛通過開源和并購策略推出面向物聯(lián)網(wǎng)的軟件平臺(tái)，比如Intel、風(fēng)河、芯科和Micrium。在一輪新的產(chǎn)業(yè)浪潮中，國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司也走在風(fēng)口浪尖上，他們紛紛推出自己的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，比如慶科、Ruff和RT-threAd。

回溯物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程，2014年是個(gè)重要的、標(biāo)志性的起點(diǎn)。正是從這一年開始，ARM、谷歌、微軟等國際巨頭陸續(xù)登場，形形色色物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)進(jìn)入了人們的視野，時(shí)隔3年，現(xiàn)在的情況是怎樣呢?各家企業(yè)的項(xiàng)目近況如何，已經(jīng)有了哪些應(yīng)用?這些都是業(yè)界非常關(guān)心的問題。嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)在2017年11月12日在北京舉辦“物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展前景研討會(huì)”，這次會(huì)議邀請產(chǎn)業(yè)屆專家和高校學(xué)者到會(huì)交流和發(fā)言。

ARM發(fā)力物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)平臺(tái)

2016年，Arm公司320億全資被軟銀收購，在物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)方面，Arm Mbed經(jīng)過幾年的融合，發(fā)布了最新的5.5版本。其具有強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)支持，又因?yàn)锳rm Cortex-M內(nèi)核使用的巨大影響力，Arm Mbed操作系統(tǒng)的應(yīng)用很容易在具體芯片上開發(fā)。

Arm Mbed 商務(wù)總監(jiān)殷曉兵表示，目前物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)不能用碎片化來形容，呈現(xiàn)的是粉末化狀態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)的安全事件也層出不窮，所以需要物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)平臺(tái)的聚合與收斂。針對這一現(xiàn)狀，Arm Mbed操作系統(tǒng)在安全、云端、連接方面給出了良好的對策。

Arm Mbed 發(fā)布了Mbed uVisior,確保芯片開發(fā)的私密性;Arm的開發(fā)者平臺(tái)非常豐富，方便通信連接，包含：核心開發(fā)工具、集成開發(fā)環(huán)境、分布式版本控制。

Arm還提供了Mbed Cloud，給出了端到云的連接方案。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用其實(shí)不是在端側(cè)，而是在云端，端到云方案可以保證端到云的安全。目前正在構(gòu)思的場景是Mbed操作系統(tǒng)和Cloud不嚴(yán)格綁定，可以用Mbed操作系統(tǒng)連接各種云端，落地自己的云服務(wù)。Arm借助于Cortex-M內(nèi)核系列的落地能力，可以提供友好界面，幫助云端用戶提供商落地云服務(wù)。目前百度、華為、研華科技等都是Arm的合作伙伴，可以自行完成和云端的對接。

Arm重視物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的安全性，推出了PSA安全架構(gòu)，其基于現(xiàn)有的安全技術(shù)，如芯片、軟件做系統(tǒng)化整理，會(huì)形成不同的安全級別;整理出有效的安全實(shí)踐，加入PSA指導(dǎo)意見中，形成IO級安全指導(dǎo)。

國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展

中國物聯(lián)網(wǎng)芯片及MCU廠商將大規(guī)模崛起，現(xiàn)在，國內(nèi)像樂鑫信息科技公司做的物聯(lián)網(wǎng)芯片及開發(fā)板嶄露頭角，未來國內(nèi)的眾多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)公司會(huì)快速發(fā)展、據(jù)主導(dǎo)位置，未來的中國則會(huì)主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展、制造、創(chuàng)新、應(yīng)用。我們身處其中，這是好的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ)。做物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)需要不斷積累，才會(huì)解決重大問題，去適應(yīng)不同層次的應(yīng)用需求。最近幾年，我們愈發(fā)看到物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的重要價(jià)值。

上海睿賽德電子科技公司COO 鄒誠先生本次聯(lián)誼會(huì)上介紹到，RT-Thread是一個(gè)RT操作系統(tǒng)內(nèi)核，誕生于2006年，由熊譜翔先生帶領(lǐng)開發(fā)而成，完全開源，極小體積;被眾多行業(yè)主流企業(yè)采用，經(jīng)過市場的充分驗(yàn)證。RT-Thread是國內(nèi)自主開發(fā)的原創(chuàng)RT操作系統(tǒng)，從內(nèi)核到中間件完全自主開發(fā);是獨(dú)立的RT操作系統(tǒng)服務(wù)商，是一個(gè)中立系統(tǒng)，對芯片、IP核、云端都中立，就是要把中間軟件做好、開發(fā)好，為軟件應(yīng)用提供便利。RT-Thread3.0 的面世會(huì)加速物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的落地，其可以降低產(chǎn)品開發(fā)周期、提升終端軟件質(zhì)量、加快端云互聯(lián)對接、方便應(yīng)用服務(wù)部署。

RT-Thread 還擁有特色組件—Persimmon UI，支持多點(diǎn)觸摸操作，實(shí)現(xiàn)滑屏、拖拽、旋轉(zhuǎn)、 縮放等多種界面動(dòng)畫增強(qiáng)效果;包括按鈕、圖片框、列表、面板、card，wheel等基礎(chǔ)控件，及窗口上懸浮帶透明效果控件，使用類似signAl/slot的方式，靈活的把界面事件映射到用戶動(dòng)作;支持TTF矢量字庫，針對MCU優(yōu)化的自定義圖像格式，大幅提升圖片加載和渲染速度。

最后鄒誠還介紹RT-thread 在國產(chǎn)芯片企業(yè)上的合作進(jìn)展。他表示，中國物聯(lián)網(wǎng)芯片及MCU廠商將大規(guī)模崛起，現(xiàn)在，國內(nèi)像樂鑫信息科技公司做的物聯(lián)網(wǎng)芯片及開發(fā)板嶄露頭角，未來國內(nèi)的眾多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)公司會(huì)快速發(fā)展、占據(jù)主導(dǎo)位置，未來的中國則會(huì)主導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展、制造、創(chuàng)新、應(yīng)用。RT-thread身處其中，這是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ)。做物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)需要不斷積累，才會(huì)解決重大問題，去適應(yīng)不同層次的應(yīng)用需求。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)中的通信技術(shù)與LiteOS實(shí)踐

華為公司Lite OS開源發(fā)展團(tuán)隊(duì)總經(jīng)理鐘優(yōu)平在發(fā)言中談到，頂尖的運(yùn)營商將物聯(lián)網(wǎng)作為長期戰(zhàn)略建設(shè)，大部分運(yùn)營商在積極尋求物聯(lián)網(wǎng)機(jī)會(huì)。公共事業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)等是運(yùn)營商物聯(lián)網(wǎng)最佳切入點(diǎn)。運(yùn)營商的發(fā)展也面臨著商業(yè)碎片化、缺乏統(tǒng)一的操作系統(tǒng)、技術(shù)覆蓋等眾多挑戰(zhàn)。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助運(yùn)營商很好地解決在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的很多問題。站在運(yùn)營商的角度看，移動(dòng)運(yùn)營商可選的蜂窩通信技術(shù)有3G、4G、GSM等，但這些不是未來的主流，未來使用較多物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)的有可能是NB-IoT、eMTC這樣的網(wǎng)絡(luò)，其接入技術(shù)簡單、功耗低、流量低。

基礎(chǔ)設(shè)施如基站建設(shè)完成之后，如何利用它讓物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用變現(xiàn)是最大的問題。Huawei LiteOS是華為物聯(lián)網(wǎng)方案的重要組成部分，其可降低智能終端的開發(fā)門檻，縮短開發(fā)周期。它是輕量級的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，有強(qiáng)大的端云互通能力，簡化終端與平臺(tái)的連接，是成熟商用的物聯(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)，已經(jīng)大量支持華為內(nèi)部產(chǎn)品。

Huawei Lite OS也是開放的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，不斷地在擴(kuò)大它的生態(tài)。希望快速把終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來，讓連接的價(jià)值變現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)要面向應(yīng)用

華東師大 計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程副教授沈建華老師在發(fā)言上談到：許多基于MCU的嵌入式系統(tǒng)都沒有操作系統(tǒng)，代碼很難維護(hù)，發(fā)展到后來，慢慢使用C和RT操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)工作方式是：內(nèi)核任務(wù)管理 + 可選的基本應(yīng)用組件(FAT、GUI、TCP/IP等)，相對比較簡單，主要是采集和控制。設(shè)計(jì)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。很被動(dòng)，沒有框架，加上應(yīng)用的多樣性，嵌入式應(yīng)用粉末化現(xiàn)象嚴(yán)重。一句話：傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)一盤散沙。

近些年，物聯(lián)網(wǎng)的崛起給嵌入式系統(tǒng)帶來巨大機(jī)會(huì)，智能硬件需要接入Internet的嵌入式系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)想要快速發(fā)展，必須像PC、移動(dòng)開發(fā)那樣方便、標(biāo)準(zhǔn)化，慶科公司從自己做起。MiCO 操作系統(tǒng)是慶科公司自己打造的操作系統(tǒng)—針對微控制器(MCU)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，它不是一個(gè)簡單的RT操作系統(tǒng)，而是包含大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件的軟件組件包;具有易用、穩(wěn)定、高效、安全的特點(diǎn)，適配幾乎所有主流MCU和SoC，

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)在盡量保持接口一致性的前提下，應(yīng)不斷完善、抽象、迭代，要有產(chǎn)品思維。 操作系統(tǒng)產(chǎn)品是用出來的，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端的離散性，近期物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)多樣性，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的發(fā)展需要生態(tài)支持，如芯片廠商、IDH、開發(fā)者的共同努力。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的商業(yè)化路漫漫，需要很大投入，非短期商業(yè)行為所能建立。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)思維

Ruff CTO 鄭曄在下午會(huì)議上講到：目前，硬件研發(fā)的困局是嵌入式領(lǐng)域的工程師相對少，入門門檻很高。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研發(fā)的問題是：硬件制造商在編造應(yīng)用，進(jìn)展速度緩慢。

Ruff給出的解決方案是應(yīng)用、平臺(tái)、硬件分開，不同的人做不同的工種。現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)語言使用JavaScript;面向應(yīng)用的抽象使用led.turnOn();提供生產(chǎn)支持：支持 MCU，分離應(yīng)用與硬件配置。應(yīng)用可以在不同硬件上移植，軟硬件之間只需適配接口。應(yīng)用在開發(fā)時(shí)不必知道具體的硬件，只要在交付時(shí)，將應(yīng)用部署在硬件上即可，實(shí)現(xiàn)了二者的分離，二者便可以各自獨(dú)立發(fā)展。研發(fā)和生產(chǎn)可以采用不同的硬件，在研發(fā)期采用既有硬件進(jìn)行測試，在完成需求驗(yàn)證之后，再根據(jù)情況生產(chǎn)實(shí)際的硬件。

嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)秘書長何小慶在下午的會(huì)議中做了“物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的研究與思考”的總結(jié)發(fā)言，他指出嵌入式操作系統(tǒng)的演進(jìn)從1980年的RT操作系統(tǒng) kernel開始、到了1990年有了RT操作系統(tǒng)、2000年之后開源的Linux開始風(fēng)行、2010年的Android主導(dǎo)了移動(dòng)終端市場并輻射嵌入式應(yīng)用，到如今的開始物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)(物聯(lián)網(wǎng) 操作系統(tǒng))新時(shí)代。由此可以看出，每隔十年嵌入式操作系統(tǒng)都將歷經(jīng)了重大的變革。2016年風(fēng)河公司在紐倫堡Embedded World 大會(huì)上分析物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有8大需求：模塊可升級的架構(gòu)、不同級別的設(shè)備軟件可伸縮、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全、虛擬化、性能和可靠性、連接性、豐富的UI和認(rèn)證技術(shù)。面對越來越多應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展的需求，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)呼之欲出，何小慶指出，遺憾的是無論是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)屆對于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 還沒有明確的定義、準(zhǔn)確的內(nèi)涵和外延的闡述。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的市場情況是：十幾種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)都處在發(fā)展初期，沒有看到產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)環(huán)境對此做出積極反映，目前還很少看到和聽到國內(nèi)和國外企業(yè)宣稱在使用某種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)， Eclipes 基金會(huì)2016年物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者調(diào)查報(bào)告顯示，開源Linux和RT操作系統(tǒng)還是主流，活躍在物聯(lián)網(wǎng)市場。何小慶最后希望不論是企業(yè)，高校還是工程師，對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的重要性要有認(rèn)識，對技術(shù)要有儲(chǔ)備，對發(fā)展的困難要準(zhǔn)備。

總結(jié)發(fā)言之后，與會(huì)者積極談?wù)摚瑫乘?，參加談?wù)摬⒆霭l(fā)言的有華清遠(yuǎn)見李清濤總監(jiān)，北大軟件和微電子學(xué)院林金龍教授，NXP MCU 市場總監(jiān)梁平等。