中興事件,使得芯片產業第一次得到如此廣泛的關注,在正視差距、彌補差距的同時,我們也應該看到,除了硬件層面的芯片之外,整個電子信息產業還缺乏另一個鎮國重器,即軟件層面的操作系統。
芯片與操作系統從來都是孿生兄弟,形成了產業生態的“戰略核武器”。在PC、互聯網時代,我們受制于和Intel聯盟的Windows一統江湖;在手機、移動互聯網時代,我們同樣受制于Android和IOS的二分天下。
在即將到來的物聯網時代,我們有機會發展出自己的物聯網操作系統(IoTOS),并以此為基礎,推動國產物聯網芯片產業的繁榮。這篇文章也確實讓我們看到了一線希望。
01
物聯網時代的操作系統“前世今生”
一紙宣告,中興從云端跌入谷底,封殺禁令之下,芯片仍可有替代品,但操作系統的限制造成的影響更大。在傳統嵌入式時代,設備之間相互孤立,系統和應用都較為簡單,操作系統的價值也相對較低。各個廠商采用一個開源的RTOS內核,根據垂直應用領域的不同,構建、開發各自的上層軟件,工作量可控,也基本能滿足自身、客戶和行業的需求。
逐步邁入物聯網時代之后,原有的格局和模式將會被完全打破,聯網設備的開發難度也呈幾何級數增加,可靠性、長待機、低成本、通訊方式和傳輸協議、手機兼容性、二次開發、云端對接等都成為必須考慮和解決的問題。基于此,物聯網操作系統(IoTOS)的概念應運而生。
對于企業來說,帶有豐富中間層組件和標準API接口的OS平臺無疑能大大降低聯網終端開發的難度,也能簡化對多種云平臺的對接,為未來各種IoT服務應用的部署和更新鋪平道路。
此外,由RTOS演化而來的IoTOS,從戰略價值和意義角度來看,已經完全與嵌入式時代的RTOS內核不可同日而語。試想,如果未來百億、千億級的物聯網終端采用國外的IoTOS,一旦出現政治風波,由此產生的安全隱患和風險將不亞于、甚至遠超過現在手機領域的Android影響。
也就是說,擁有我們國人自主的IoTOS平臺,對物聯網產業的健康發展至關重要,對產業長久的安全和可控至關重要!
02
四款嵌入式操作系統角逐物聯網時代
下面我們分別看看知名度較高的幾款操作系統的發展情況:
uC/OS是美國的一款RTOS,發布于1992年。 2001年,北航的邵貝貝教授第一次將它的書籍翻譯成了中文,該書出版后就獲得了大量好評,當該書遇上“嵌入式系統開發”風口,大量的高校學生開始學習嵌入式系統,將本書籍作為學習嵌入式操作系統的入門書籍,并將學習的內容帶入各類項目和產品后,它的特點才漸漸嶄露頭角。在2010年以前,uC/OS一直是國內大多企業選擇RTOS的首選。
按照這樣的勢頭,uC/OS 在中國理應橫掃市場,但它給自己埋了個大坑——“雖然開源,但在商業產品上并不免費”。隨著Arm Cortex M架構系列芯片的興起,這個大坑直接導致它在2016年被Silicon Labs公司收購,并促進了FreeRTOS的發展。
FreeRTOS誕生于2003年,按照開源、免費的策略發布,可用于任何商業和非商業場合。2004年,ARM公司推出第一款基于ARMv7M架構的Cortex-M3 IP核,主打高性價比的MCU市場。2006年,美國德州儀器TI公司推出了第一款基于ARM Cortex-M3的MCU,隨后,意法半導體、恩智浦、飛思卡爾、愛特梅爾等歐美廠商相繼推出了基于ARM Cortex-M的MCU,出于性價比的考慮,這些廠商都選擇了FreeRTOS作為芯片默認搭載的嵌入式操作系統,如果考慮到國內對這些廠家MCU的大量使用,已經隱隱有了當初Intel與Windows結成Wintel聯盟的架勢,對我國物聯網產業的威脅不言而喻。
RT-Thread是國內的一款嵌入式操作系統,誕生于2006年,許可證類似FreeRTOS,以開源、免費的方式進行發布。與FreeRTOS和uC/OS不同的是,RT-Thread發布之初包含了網絡、文件系統、GUI界面等組件的中間件平臺。經過短暫的過渡期,2009年開始支持Cortex M的MCU,獲得了大量開發者的認可和支持。2011年后,由于其成熟穩定、組件豐富的特點被廣泛應用于工業控制、電力、新能源、高鐵、醫療設備、水利、消費電子等行業。
LiteOS是華為在2015華為網絡大會上發布的敏捷網絡3.0中的一個輕量級的物聯網操作系統,以輕量級、低功耗 、互聯互通、安全等關鍵能力,為開發者提供 “一站式” 完整軟件平臺,有效降低開發門檻、縮短開發周期。LiteOS 主要應用于智能家居、可穿戴式、車聯網、工業互聯網等 IoT 領域的智能硬件,同時可與LiteOS生態圈內的硬件互聯互通,提高用戶體驗。
圖:四款嵌入式操作系統的技術和生態對比
從以上的對比表格可以看出,國產OS在技術水平和生態支持上已經完全不遜色于國外的FreeRTOS和uC/OS,在多個方面還比它們有更好的表現。
03
國產物聯網操作系統大有可為
自2014年起,國內MCU芯片和無線SoC廠商開始崛起,如兆易創新、樂鑫、Realtek、富瀚微、靈動微等企業也推出了一系列高性價比的芯片。物聯網市場的興起,導致嵌入式操作系統市場產生了新的變化。
一方面,國內芯片廠商對選擇嵌入式操作系統有了自主權;另一方面,物聯網的興起對嵌入式操作系統提出了更高的要求,國外的uC/OS和FreeRTOS作為傳統的嵌入式操作系統,僅有一個內核,很難滿足對于聯網、存儲、安全、低功耗等多方面的需求。
從市場應用上看,uC/OS擁有較多開發者,但市場份額正大幅降低;FreeRTOS由于早期被國外MCU大廠采用,目前的市占率最高;LiteOS被華為設備大量采用,但在第三方設備中還鮮有商用;RT-Thread作為國產嵌入式OS,發展時間最長,已經擁有相當高的裝機量,且橫跨多個應用領域。
盡管uC/OS也正在全力進軍IoT,但其日漸式微的趨勢非常明顯,內核和中間層軟件都要收費,在國內應該是再難有作為了。FreeRTOS擁有最好的生態基礎,開發者數量多,市占率最高,但絕大多數企業只是使用了它的一個內核,這意味著它的生態基礎極為不牢靠。
華為有意把LiteOS打造成主流的IoTOS,且投入了較多的資源給予推廣和支持。但是推出后兩年多,也僅僅開源了內核和極少數組件,得到的芯片廠商支持也比較少,不免讓人對LiteOS的前途有些許擔心。希望華為能加大研發和軟件開放力度,給予開發者和合作伙伴更多的信心。
RT-Thread在國內也擁有較好的生態基礎和一定開發者擁躉。其成熟、高可擴展性、中間組件豐富易用的特點極大滿足了如今的市場需求,且一直定位于全軟件平臺,是一款較為完整、優質的IoTOS。憑借其品牌知名度以及本地化優勢,已成為角逐未來主流IoTOS的有力競爭者之一。
國產物聯網芯片的逐漸崛起,產業鏈持續增強的優勢,都為國產IoTOS的成功提供了良好的機遇和土壤。我們祝愿,國內廠商能耐住寂寞、踏實前行、勇于創新、相互提攜,實現物聯網時代自主IoTOS的夢想,PC和移動互聯網時代我們在操作系統上受制于人的局面不再上演。
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原文標題:物聯網操作系統(IoTOS)也許是我們的機會
文章出處:【微信號:WW_CGQJS,微信公眾號:傳感器技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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