物联网开发|如何选择一款适合你的物联网操作系统？

Posted 2021-02-28 京东云技术新知

随着物联网产业的迅猛发展，物联网设备的种类和数量也随之快速增长。据 Gartner 预测，到 2020 年全球物联网设备将超过 260 亿个，物联网市场规模将达到 1.9 万亿美元。与传统的 IT领域不一样，物联网设备分布在各个不同领域，功能和形态各不相同，这对物联网提出了巨大的挑战。

嵌入式系统成为关键因素

物联网依靠互联网完成信息的传递，嵌入式系统的加入使得信息传递更具有专用性。在物联网出现前，嵌入式系统已经有 30 多年的发展历史，但一直隐藏在幕后。自从物联网上升为国家战略后，嵌入式系统也从后台走向前台。

一提到嵌入式操作系统，自然绕不开嵌入式 Linux 操作系统。嵌入式Linux 是将Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行。它性能优异，软件移植容易，代码开放，有许多应用软件支持。但也具有难以弥补的缺陷，Linux有着复杂的内核，软硬件成本高，功耗高。

因为上述缺陷，在对实时性要求比较高，成本控制比较严格或者低功耗应用等物联网场合，常常会使用实时操作系统RTOS（实时操作系统，英文全称 Real-time operating system）。

与 RTOS 相对应的是 TSOS（分时操作系统，英文全称 Time Sharing Operating System），我们所熟知的 Windows、Linux、Unix 都属于 TSOS。

RTOS 在问世之初是因为早期 CPU 任务切换开销过大，随着工业和物联网的发展，许多特殊场景重要任务执行优先度极高。因此，利用实时操作系统可以避免频繁切换任务浪费的 CPU 时间，并且能满足一些实时要求较高的场景。

当然，RTOS 不仅仅具有实时性这一特征，从本质上说，它还是一款操作系统。为了满足物联网设备的轻量化需求，RTOS 普遍来说都拥有极小的体积、极低的功耗和极高的启动速度，并提供丰富的组件、工具链和社区。

RTOS面临的挑战与应运而生的IoT OS

在 RTOS 领域中，占据半壁江山的是发源于美国的 FreeRTOS ， TI、飞思卡尔、Atmel、ST 等国外半导体大厂均选择其作为默认搭载的嵌入式操作系统。除FreeRTOS 外，还有 uC/OS、RTX 、QNX、VxWorks等 RTOS 在国外也较为流行。

物联网的蓬勃发展，对传统嵌入式操作系统提出了新的要求和挑战。FreeRTOS和uC/OS 等传统的 RTOS ，仅是一个内核，没有上层组件。很难满足对于联网、存储、安全、低功耗等多方面的需求，企业基于 RTOS 内核开发软件的周期也颇为冗长。

物联网对设备开发、运营模式和产业格局产生了全面的冲击和颠覆。设备联网使得终端开发的难度大幅增加，碎片化又造成产业资源的巨大浪费。一款标准化的、带有丰富中间层组件的操作系统（IoT OS），将极大程度上解决以上问题。

物联网时代，IoT OS 已经成为大势所趋，其战略价值和地位与嵌入式时代的 RTOS 内核不可同日而语。它是一个软件平台，是所有终端接入云端的入口。国内外巨头都在纷纷布局并重金投入。

RT-Thread小而美的国产物联网操作系统

RT-Thread 系统完全开源，它不仅仅有一个实时系统内核，还具备丰富的中间层组件，包括如文件系统、图形库等较为完整的中间件组件，具备低功耗、安全、通信协议支持和云端连接能力的软件平台。伴随着物联网的兴起和发展，RT-Thread 正演变成为一个功能强大、组件丰富、开发简易、高可扩展性和高安全性的 IoT OS。

RT-Thread 软件架构

RT-Thread 的软件架构包含以下几部分：

RT-Thread 内核：RT-Thread 的核心部分，跨硬件平台是使用 RT-Thread 的最大好处之一。RT-Thread 支持所有主流的 CPU 架构，如 ARM、RISC-V、MIPS、Xtensa、X86等，支持几百款的 MCU 、无线连接芯片和应用处理器。通过设计科学的设备框架，实现上层应用和下层硬件（包括主控芯片、传感器、无线连接芯片等）无关，一次开发，跨平台部署。

RT-Thread 平台：基于 RT-Thread 内核之上的上层软件，长期的积累发展，使得 RT-Thread 拥有完善的软件生态。兼容 POSIX 接口标准，使得 Linux 应用的移植变得轻而易举；支持 CMSIS、Web Socket 等各种主流软件接口、协议。支持业界主流的开发工具，GCC、IAR、Kail 等。

基于优异的软件架构，RT-Thread 能实现最佳的松耦合、模块化，即可应用于最小 MCU 系统（例如一个传感器节点），也可轻松扩展到联网设备和高端智能设备（例如采用 Coretex-A7 的智能音箱、双核 A9 的风机控制设备）。

RT-Thread 软件包、中间件：具有完备的中间层组件，几乎覆盖物联网行业所需的所有基础软件，如文件系统、低功耗管理、网络协议、音频框架、主流 IoT 云的 SDK 等，这也是开发者青睐，选择 RT-Thread 的最重要原因之一。去年推出的软件包生态，也正在蓬勃发展，目前已经有接近 200 个覆盖各个品类的开源软件包，供开发者使用。软件包生态对于一个操作系统的选择至关重要，因为这些软件包具有很强的重用性，模块化程度很高，极大地方便应用开发者在最短时间内，打造出自己想要的系统。

基于RT-Thread的京东智联云物联网操作系统

京东智联云基于 RT-Thread 推出了物联网操作系统，包含RT-Thread 为京东云定制的服务组件，内置京东智联云物联网服务和协议，提供包括配网、设备控制、OTA 升级、安全认证及策略等全套物联网服务，极大提升了产品接入效率，增强安全性。可广泛应用于智能家居、智慧城市、智慧工业等物联网领域，是产品智能升级和接入京东智联云的不二选择。

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