专家谈物联网操作系统的现状与未来

专家谈物联网操作系统的现状与未来

本刊记者杨迪娜

操作系统是物联网时代的战略制高点，今天PC和手机时代的操作系统霸主未必能在物联网时代延续霸业。操作系统产业的规律是：当垄断已经形成，后来者就很难颠覆，只有等待下一次产业浪潮。如今，一个全新的、充满想象空间的操作系统市场机会正在开启。

如此关键的产业环节必然是兵家必争之地。ARM、谷歌、微软、华为、阿里、海尔等国内外著名的IT企业纷纷推出物联网操作系统，整个产业呈现出群雄逐鹿的壮观景象。传统的嵌入式系统公司也不甘示弱，纷纷通过开源和并购策略推出面向物联网的软件平台，比如Intel、风河、芯科和Micrium。在一轮新的产业浪潮中，国内创业公司也走在风口浪尖上，他们纷纷推出自己的物联网操作系统，比如庆科、Ruff和RT-thread。

回溯物联网操作系统的发展历程，2014年是个重要的、标志性的起点。正是从这一年开始，ARM、谷歌、微软等国际巨头陆续登场，形形色色物联网操作系统进入了人们的视野，时隔3年，现在的情况是怎样呢？各家企业的项目近况如何，已经有了哪些应用？这些都是业界非常关心的问题。嵌入式系统联谊会于2017年11月12日在北京举办“物联网操作系统现状与发展前景研讨会”，这次会议邀请产业届专家和高校学者到会交流和发言。

ARM发力物联网端侧平台

2016年，Arm公司320亿全资被软银收购，在物联网操作系统方面，Arm Mbed经过几年的融合，发布了最新的5.5版本。其具有强大的生态系统支持，又因为Arm Cortex-M内核使用的巨大影响力，Arm Mbed操作系统的应用很容易在具体芯片上开发。

Arm Mbed 商务总监殷晓兵表示，目前物联网操作系统的应用已经不能用碎片化来形容，呈现的是粉末化状态，物联网的安全事件也层出不穷，所以需要物联网端侧平台的聚合与收敛。针对这一现状，Arm Mbed操作系统在安全、云端、连接方面给出了良好的对策。

Arm Mbed 发布了Mbed uVisior,确保芯片开发的私密性；Arm的开发者平台非常丰富，方便通信连接，包含核心开发工具、集成开发环境、分布式版本控制。

Arm还提供了Mbed Cloud，给出了端到云的连接方案。物联网的应用其实不是在端侧，而是在云端，端到云方案可以保证端到云的安全。目前正在构思的场景是Mbed操作系统和Cloud不严格绑定，可以用Mbed操作系统连接各种云端，落地自己的云服务。Arm借助于Cortex-M内核系列的落地能力，可以提供友好界面，帮助云端用户提供商落地云服务。目前百度、华为、研华科技等都是Arm的合作伙伴，可以自行完成和云端的对接。

Arm重视物联网操作系统的安全性，推出了PSA安全架构，其基于现有的安全技术，如芯片、软件做系统化整理，会形成不同的安全级别；整理出有效的安全实践，加入PSA指导意见中，形成IO级安全指导。

国产嵌入式操作系统驱动物联网快速发展

中国物联网芯片及MCU厂商将大规模崛起，现在，国内像乐鑫信息科技公司做的物联网芯片及开发板崭露头角，未来国内的众多物联网设计公司会快速发展、占据主导位置，未来的中国则会主导物联网行业的发展、制造、创新、应用。我们身处其中，这是好的物联网技术开发的基础。做物联网操作系统需要不断积累，才会解决重大问题，去适应不同层次的应用需求。最近几年，我们愈发看到物联网操作系统的重要价值。

上海睿赛德电子科技公司COO 邹诚先生在本次联谊会上介绍到，RT-Thread是一个RT操作系统内核，诞生于2006年，由熊谱翔先生带领开发而成，完全开源，极小体积；被众多行业主流企业采用，经过市场的充分验证。RT-Thread是国内自主开发的原创RT操作系统，从内核到中间件完全自主开发，是独立的RT操作系统服务商，是一个中立系统，对芯片、IP核、云端都中立，就是要把中间软件做好、开发好，为软件应用提供便利。RT-Thread3.0 的面世会加速物联网产品的落地，其可以降低产品开发周期、提升终端软件质量、加快端云互联对接、方便应用服务部署。

RT-Thread 还拥有特色组件—Persimmon UI，支持多点触摸操作，实现滑屏、拖拽、旋转、缩放等多种界面动画增强效果；包括按钮、图片框、列表、面板、card，wheel等基础控件，及窗口上悬浮带透明效果控件，使用类似signal/slot的方式，灵活地把界面事件映射到用户动作；支持TTF矢量字库，针对MCU优化的自定义图像格式，大幅提升图片加载和渲染速度。

最后邹诚还介绍RT-thread 在国产芯片企业上的合作进展。RT-thread身处其中，这是物联网技术开发的基础。做物联网操作系统需要不断积累，才会解决重大问题，去适应不同层次的应用需求。

依托通信技术发展物联网操作系统

华为公司Lite OS开源发展团队总经理钟优平在发言中谈到，顶尖的运营商将物联网作为长期战略建设，大部分运营商在积极寻求物联网机会。公共事业、车联网等是运营商物联网最佳切入点。运营商的发展也面临着商业碎片化、缺乏统一的操作系统、技术覆盖等众多挑战。蜂窝物联网技术可以帮助运营商很好地解决在物联网建设中的很多问题。站在运营商的角度看，移动运营商可选的蜂窝通信技术有3G、4G、GSM等，但这些不是未来的主流，未来使用较多物联网接入技术的有可能是NB-IoT、eMTC这样的网络，其接入技术简单、功耗低、流量低。

基础设施如基站建设完成之后，如何利用它让物联网应用变现是最大的问题。Huawei LiteOS是华为物联网方案的重要组成部分，其可降低智能终端的开发门槛，缩短开发周期。它是轻量级的物联网操作系统，有强大的端云互通能力，简化终端与平台的连接，是成熟商用的物联网终端操作系统，已经大量支持华为内部产品。

Huawei Lite OS也是开放的物联网操作系统，不断地在扩大它的生态。希望快速把终端产业发展起来，让连接的价值变现。

物联网操作系统要面向应用

华东师大计算机科学与软件工程副教授沈建华老师在发言上谈到：许多基于MCU的嵌入式系统都没有操作系统，代码很难维护，发展到后来，慢慢使用C和RT操作系统。嵌入式系统的实时操作系统工作方式是：内核任务管理+可选的基本应用组件(FAT、GUI、TCP/IP等)，相对比较简单，主要是采集和控制。设计没有统一标准，很被动，没有框架，加上应用的多样性，嵌入式应用粉末化现象严重。一句话：传统嵌入式开发像一盘散沙。

近些年，物联网的崛起给嵌入式系统带来巨大机会，智能硬件需要接入Internet的嵌入式系统，物联网想要快速发展，必须像PC、移动开发那样方便、标准化，庆科公司从自己做起。MiCO 操作系统是庆科公司自己打造的操作系统—针对微控制器(MCU)的物联网应用——物联网操作系统。它不是一个简单的RT操作系统，而是包含大量物联网应用中间件的软件组件包；具有易用、稳定、高效、安全的特点，适配几乎所有主流MCU和SoC，物联网操作系统在尽量保持接口一致性的前提下，应不断完善、抽象、迭代，要有产品思维。 操作系统产品是用出来的，由于物联网设备端的离散性，近期物联网操作系统会呈现多样性，物联网操作系统的发展需要生态支持，如芯片厂商、IDH、开发者的共同努力。物联网操作系统的商业化路漫漫，需要很大投入，非短期商业行为所能建立。

物联网操作系统的互联网思维

Ruff CTO郑晔在下午会议上讲到：目前，硬件研发的困局是嵌入式领域的工程师相对少，入门门槛很高。物联网应用研发的问题是：硬件制造商在编造应用，进展速度缓慢。

Ruff给出的解决方案是应用、平台、硬件分开，不同的人做不同的工种。现代程序设计语言使用JavaScript，面向应用的抽象使用led.turnOn()，提供生产支持，支持 MCU，分离应用与硬件配置。应用可以在不同硬件上移植，软硬件之间只需适配接口。应用在开发时不必知道具体的硬件，只要在交付时，将应用部署在硬件上即可，实现了二者的分离，这样可以各自独立发展。研发和生产可以采用不同的硬件，在研发期采用既有硬件进行测试，在完成需求验证之后，再根据情况生产实际的硬件。

嵌入式系统联谊会秘书长何小庆在下午的会议中做了“物联网操作系统的研究与思考”的总结发言，他指出嵌入式操作系统的演进从1980年的RT操作系统 kernel开始、到了1990年有了RT操作系统、2000年之后开源的Linux开始风行、2010年的Android主导了移动终端市场并辐射嵌入式应用，到如今开始的物联网操作系统(物联网 操作系统)新时代。由此可以看出，每隔十年嵌入式操作系统都将历经了重大的变革。2016年风河公司在纽伦堡Embedded World 大会上分析物联网设备有8大需求：模块可升级的架构、不同级别的设备软件可伸缩、物联网设备安全、虚拟化、性能和可靠性、连接性、丰富的UI和认证技术。面对越来越多应用和技术发展的需求，物联网操作系统呼之欲出，何小庆指出，遗憾的是无论是学术界还是产业届对于物联网操作系统 还没有明确的定义、准确的内涵和外延的阐述。

物联网操作系统的市场情况是：十几种物联网操作系统都处在发展初期，没有看到产业链生态环境对此做出积极反映，目前还很少看到和听到国内和国外企业宣称在使用某种物联网操作系统， Eclipes 基金会2016年物联网开发者调查报告显示，开源Linux和RT操作系统还是主流，活跃在物联网市场。何小庆最后希望不论是企业、高校还是工程师，对物联网操作系统的重要性要有认识，对技术要有储备，对发展的困难要准备。