艾尚体育:最受关注的物联网「大脑」2020十大物联网操作系统你知多少？

  2020年是物联网浪潮奔涌的一年，5G＋IoT的爆发迎来诸多智能商业场景的落地。在这其中，操作系统作为物联网的「大脑」发挥了不可或缺的作用。

  物联网操作系统是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是IoT（Internet of Things），顾名思义，「物联网就是万物相连的互联网」。与传统的个人计算机或个人智能终端（智能手机、平板电脑等）上的操作系统不同，物联网操作系统有其独特的特征。这些特征是为越来越好的服务物联网应用而存在的，运行物联网操作系统的终端设备，能够与物联网的其它层次结合的更加紧密，数据共享更加顺畅，能够极大的提升物联网的生产效率。

  在本文中，OFweek维科地盘点、汇总了2020年最受关注的十大物联网操作系统，一起来认识下都有哪些？

  Android Things是Google推出的平台，旨在帮助Android开发者打造物联网设备。这样的平台还支持强大的应用，例如视频与音频处理以及通过TensorFlow进行板载机器学习。它继承Brillo的功能外，还增加了Android API和Google服务的支持，以及一些Android Things的支持库。

  Android Things最早是在2015年谷歌全球开发大会上出现的，谷歌对外宣布将会开发一个面向物联网设备的安卓操作系统，一开始被命名为「Brillo」。它其实就类似安卓系统的一个分支版本，类似于面向智能手表和穿戴设备推出的Android Wear等；2016年12月，谷歌第一次对外公布了Android Things的开发者预览版本。

  根据谷歌的介绍，Android Things和手机版安卓系统一样，也会提供大量的安卓开发接口和谷歌基础服务，可以让物联网设备的开发者快速进行功能开发。据悉，谷歌围绕物联网设备提供的服务有「谷歌云平台」，「谷歌Play服务」、以及「Android Studio」开发工具。

  说到华为的物联网领域布局，可能大家耳熟能详的一个词就是「鸿蒙」，但其实鸿蒙OS和Lite OS有所不同。

  严格来说，目前，二者之间是包含关系，Lite OS是华为布局于物联网设备领域的底层操作系统，而鸿蒙OS是华为布局于智能设备领域的底层操作系统，包含了Lite OS的软件代码，也就是说Lite OS是鸿蒙体系中的一个内核。

  据了解，华为Lite OS是驱动万物感知、互联、智能，可大范围的应用于面向个人、家庭和行业的物联网产品和解决方案。其具备创新式系统模块设计，可最大限度降低系统功耗，在特定场景下，能减少60％功耗开销；能提供E2E物联网领域性技术栈，快速构建不同应用场景下的TurnKey解决方案；可复制华为在消费的人、运营商与企业领域成功商业实践和优秀经验，助力合作伙伴商业成功。

  华为Lite OS基础内核支持任务管理、内存管理、时间管理、通信机制、中断管理、队列管理、事件管理、定时器等操作系统基础组件，更好地支持低功耗场景，支持tickless机制，支持定时器对齐。同时提供端云协同能力，集成了LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP全套IoT互联协议栈，且在LwM2M的基础上，提供了Agent Tiny模块，用户只需关注自身的应用，而不必关注LwM2M实现细节，直接用Agent Tiny封装的接口即可简单快速实现与云平台安全可靠的连接。

  RTX是ARM公司的一款嵌入式实时操作系统，使用标准的C结构编写，运用RealView编译器进行编译。不仅仅是一个实时内核，还具备丰富的中间层组件，不但免费，而且代码也是开放的。

  RTX的基本功能除了对任务（进程）的开始和终止以外，还支持进程通信，例如任务的同步、共享资源（外设或内存）的管理、任务之间消息的传递。开发的人能使用基本函数去开启实时运行器，去开始和终结任务，以及去传递任务间的控制（轮转调度）。开发的人能赋予任务优先级。

  RTX的主要特征包括：支持时间片，抢占式和合作式调度。不限制数量的任务，每个任务都具有254的优先级。不限制数量的信号量，互斥信号量，消息邮箱和软定时器。支持多线程和线程安全操作。使用MDK基于对话框的配置向导，可以很方便的完成MDK的配置。

  FreeRTOS是一种小型实时操作系统内核，具有源码公开、可移植、可裁减的特点。在嵌入式领域中，嵌入式实时操作系统正得到愈来愈普遍的应用。采用嵌入式实时操作系统（RTOS）可以更合理、更有效地利用CPU的资源，简化应用软件的设计，缩短系统开发时间，更好地保证系统的实时性和可靠性。但是由于RTOS需占用一定的系统资源（尤其是RAM资源），只有μC／OS－II、embOS、salvo、FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行。相对μC／OS－II、embOS等商业操作系统，FreeRTOS操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行。

  作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRTOS内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享CPU的使用时间。

  嵌入式领域，FreeRTOS是不多的同时具有实时性，开源性，可靠性，易用性，多平台支持等特点的嵌入式操作系统。目前，FreeRTOS已发展到支持包含X86，Xilinx，Altera等多达30种的硬件平台，其广阔的应用前景已经慢慢的受到业内人士的瞩目。

  Fuchsia系统是谷歌自主打造的一款精简、安全、基于微内核设计、为物联网时代打造的全新操作系统，谷歌希望能够通过Fuchsia系统统一安卓和Chrome OS，其支持多达4个程序同屏同时运行（平板模式下），并且主页以直列的方式显示各种故事卡、应用集、系统组件等，有点类似多任务、多标签页的做法，但更简洁。

  据悉，Fuchsia系统不同于安卓使用的Linux内核，而是采用的比较新的Zircon的内核。该系统与当下Android相比，无论是存储器还是内存之类的硬件要求都大幅度降低，能够准确的看出这是一款面向物联网的家用电器用的系统。Fuchsia系统支持32位和64位的ARM处理器和64位PC处理器。Fuchsia支持多种编程语言，包括C／C＋＋、Dart、Go、Rust和Python，除此以外还有一种名为FIDL的接口定义语言。据悉，Fuchsia能够适用于手机、电脑、智能手表、车载娱乐系统和其他嵌入式设备。

  VxWorks诞生于1983年，由美国风河系统（Wind River System，简称WRS）公司设计开发，它是一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。

  VxWorks之所以能在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地，其良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境被认为了其中的几点原因。

  VxWorks以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等前沿、尖端及实时性要求极高的领域中，例如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。

  据悉，美国的F-16、F/A-18战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹，火星探测器如1997年7月登陆的火星探路者号，2008年5月登陆的凤凰号、2012年8月登陆的好奇号、2018年登陆的洞察号等，都使用了VxWorks操作系统。

  风河公司公司还推出有的一套名为Tornado的实时操作系统开发环境，类似MicrosoftVisual C，但是提供了更丰富的调试、仿真环境和工具。

  风河公司持续致力于开拓嵌入式计算，技术成果据称已应用于20亿+产品之中。

  Mbed OS由ARM联合它的技术合作伙伴，以及Mbed开发者社区打造，它是一个平台、一个操作系统，也是主打物联网的一整套软件解决方案。Mbed OS被用于基于32位ARM Cortex-M系列芯片的物联网设备，围绕Mbed OS，形成了一个嵌入式开源生态。

  针对不一样、不同资源配置的物联网设备，ARM推出了两款不同的操作系统：Mbed OS和Mbed Linux OS。

  据ARM物联网服务集团中国区负责人陈曦2019年的介绍，Mbed OS面向一些资源比较受限，希望可以用简单快捷的方式满足连接、安全以及应用开发需求的设备，Mbed Linux OS则面向网关、摄像头、工业电脑这类资源配置更为丰富的设备，方便用户集中开发高的附加价值的功能。

  作为一个开源的OS，Mbed OS已经和160多种不同的芯片平台做好了预集成，大幅度降低了开发难度，缩短开发时间。

  Mbed OS的核心软件平台由核心贡献者和伙伴公司开发，由mbed团队维护。在Apache许可证2.0下，这个核心平台提供的所有核心通用软件构件，加上HAL迁移性允许mbed透明的运行在不同制造商的微控制器上，和TOOLCHAIN迁移性允许开发使用不相同的嵌入式工具链。

  Mbed OS的构件数据库由各公司和更广泛的社区开发，它提供对各种外设构件、传感器、无线广播、协议和云服务API的支持，这也是在Apache许可证2.0或其它创立者选择的许可证下贡献的，也由这些个体公司和开发开发者社区支持。

  RIOT操作系统最初由柏林自由大学（FU Berlin）、法国国家信息与自动化研究所（INRIA），以及汉堡应用科技大学（HAW Hamburg）共同开发，其内核基本从FireKernel继承，而这个内核原本为传感器网络开发。

  RIOT基于微内核架构。与其他低内存占用的系统（如TinyOS和Contiki）不同, RIOT允许使用C语言和C++语言编写应用程序，而且提供完整的多线程和实时响应解决方案。

  RIOT符合一部分POSIX标准，提供多种通信协议栈，包括了IPv6、6LoWPAN和内容中心网络，还支持RPL、UDP、TCP和CoAP。

  据官方介绍，AliOS Things是面向IoT领域的轻量级物联网嵌入式操作系统，是 阿里巴巴AliOS家族旗下、面向IoT领域的、高可伸缩的物联网操作系统。

  AliOS Things致力于搭建云端一体化IoT基础设备。具备极致性能，极简开发、云端一体、丰富组件、安全防护等关键能力，并支持终端设备连接到阿里云Link，可大范围的应用在智能家居、智慧城市、新出行等领域。

  AliOS Things提供已通过认证的80+的硬件平台和100+的传感器给潜在客户选择，也为用户更好的提供包括MQTT，Http/Https，Coap，LwM2M，LoRaWAN在内的多种物联网协议组件支持。

  据官方展示，AliOS Things目前已用于智能家居、智能办公、智能厨房、空气环境等领域。

  Tizen RT是三星电子2011年推出的基于Linux的操作系统，它适用于移动应用程序和小型嵌入式系统。

  Tizen RT的目标是将Tizen平台的设备覆盖范围扩展到低端设备。Tizen已在智能电视、智能手机、可穿戴设备（Gear S，Gear Fit）、车辆和智能家电中商业化。三星电子主要将此操作系统用于物联网开发。

  典型的基于RTOS的开发环境有几个限制。首先，它无法在运行时加载其他模块。其次，它可能不如Linux环境。未解决这些限制，Tizen RT采用Linux风格的开发环境，包括POSIX API，BSD Socket API，Shell和Kconfig构建配置。这有助于Linux研发人员轻松地在Tizen RT之上构建其业务逻辑。

  TizenRT使用称为「Tizen Common」的共享基础架构来维持物联网开发的最大的目的。TizenRT的开发方式使移动运营商能够准确的通过某个地区的人口需求定制其产品。

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