物聯(lián)網(wǎng)時代給RTOS帶來的新需求

　　雖然RT-Thread現(xiàn)在取得了尚算不錯的成績，但隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)也在步入了新階段。多樣化聯(lián)網(wǎng)、實時性和高響應(yīng)的需求， 給RT-Thread帶來全新的挑戰(zhàn)。

　　大家都知道，RTOS通常指的是實時操作系統(tǒng)，其性能考量主要體現(xiàn)在在對任務(wù)的調(diào)度具備實時性，也就是說在一個限定的時間周期內(nèi)，任務(wù)對事件的響應(yīng)及正確處理。這個時間周期包括了恒定處于這個時間周期內(nèi)（硬實時），和（極低概率地）偶爾超出這個限定的時間周期（軟實時）。

　　智能硬件的爆發(fā)，對RTOS的需求不再僅僅滿足于RTOS原有的實時性上，更與日益應(yīng)用廣泛的兩方面密切關(guān)聯(lián)起來：

　　1）智能手機(jī)和云端應(yīng)用。智能硬件多與手機(jī)進(jìn)行互動，或由手機(jī)進(jìn)行操作控制，或借助手機(jī)反映出更多的設(shè)備信息；

　　2）智能硬件不再是孤立的設(shè)備，而是與云連接起來。

　　這些產(chǎn)品的需求主要體現(xiàn)在如下方面：

　　1） 芯片和硬件：互聯(lián)網(wǎng)時代主要硬件載體是PC和服務(wù)器，主要芯片供應(yīng)商是Intel，AMD；

　　而到了移動互聯(lián)網(wǎng)時代，主要硬件載體則轉(zhuǎn)變?yōu)槭謾C(jī)，平板，主要芯片供應(yīng)商也變成了高通，MTK，Intel，三星，展訊等幾家；再到硬件和物聯(lián)網(wǎng)時代，各類不同架構(gòu)和平臺的芯片種類繁多，幾乎每一款智能硬件的基礎(chǔ)硬件平臺都不相同。

　　相對應(yīng)的，互聯(lián)網(wǎng)時代操作系統(tǒng)主要是Windows；移動互聯(lián)網(wǎng)時代操作系統(tǒng)主要是Android和IOS；到了智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)時代，則很難產(chǎn)生一統(tǒng)天下的操作系統(tǒng)，于是行業(yè)需要各有特色，能滿足不同需求的操作系統(tǒng)。

　　2） 計算，存儲資源：大多智能硬件對于成本都有要求，因此計算和存儲資源會非常有限；目前手機(jī)上的處理器主頻一般是超過1G，ROM和RAM能達(dá)到64G，4G，而智能硬件上的計算資源很多是低于100M，ROM和RAM小于100K字節(jié)；

　　3） 傳感器：智能硬件通過各類傳感器來感知環(huán)境，并通過各種不同的傳感器融合算法得出感知的結(jié)果。

　　4） 功耗：智能硬件一般都是使用電池供電，因此需要設(shè)備大部分時間進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)。

　　5） 聯(lián)網(wǎng)：智能硬件不是單一，孤立的設(shè)備，它們需要通過各種有線或者無線的方式與其他設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，有線方式主要是以太網(wǎng)，串口，無線方式則有WiFI，藍(lán)牙，2G/3G/4G，Zigbee， Thread等各種不同標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。

　　6） 安全：一是指智能設(shè)備自身的可靠性，二是指設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)行通信的安全。

　　7） 開機(jī)時間和響應(yīng)速度：電腦和手機(jī)的開機(jī)時間可以達(dá)到幾十秒，但智能硬件一般需要在上電后的幾毫秒內(nèi)立刻啟動并能夠運(yùn)行；

　　8） 輕量化的多媒體功能：不少智能設(shè)備需要輕量化的多媒體功能，如語音，顯示觸摸屏，攝像頭功能等，但不需要像電腦和手機(jī)那么強(qiáng)大的計算和存儲資源。

　　智能硬件的這些需求特點決定了Linux，Android， IOS不是適合的操作系統(tǒng)，智能硬件需要使用RTOS，并且對RTOS提出了更高的要求：

　　1） 需要能夠支持不同架構(gòu)的處理器，需要有硬件抽象層和設(shè)備管理器來管理不同的硬件設(shè)備。

　　2） 能夠支持計算，存儲資源有限的設(shè)備，RTOS本身的ROM和RAM資源占用少。

　　3） 具備傳感器管理框架來管理眾多的傳感器設(shè)備，能夠提供或者整合感知融合算法。

　　4） 提供低功耗管理機(jī)制，來幫助設(shè)備進(jìn)行低功耗管理。

　　5） 網(wǎng)絡(luò)特性變成RTOS的基礎(chǔ)標(biāo)配，需要能夠支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以太網(wǎng)，Wi-FI，藍(lán)牙，2G/3G/4G，Zigbee， Thread等。

　　6） 能夠支持網(wǎng)絡(luò)升級功能，各種加密機(jī)制，安全的套接字功能。

　　7） 能夠支持輕量級的顯示UI，音頻和視頻框架和智能算法。

　　8） 支持POSIX標(biāo)準(zhǔn)，方便移植程序；并且能夠支持腳本語言開發(fā)。

　　直面機(jī)遇與挑戰(zhàn)，再攀高峰

　　熊譜翔對電子發(fā)燒友網(wǎng)記者說，雖然現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)時代給RT-Thread帶來了巨大的挑戰(zhàn)，但這也正是他們的一個新的機(jī)遇，讓他們有機(jī)會再攀一個新高峰。

　　熊譜翔給記者介紹了他所看到的新機(jī)遇：

　　第一，物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件時代正在到來，IDC的最新統(tǒng)計報告顯示，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將會增長至3.04萬億美元，而全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會達(dá)到300億臺，傳統(tǒng)企業(yè)和新興的智能硬件，物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)普遍提出如下需求：

　　a. 智能化需求，提升芯片計算能力，從8位單片機(jī)到32位微控制器，使用嵌入式操作系統(tǒng)，提升UI效果和使用語音交互，圖像識別，手勢控制，大數(shù)據(jù)等人工智能技術(shù)；

　　b. 網(wǎng)絡(luò)化需求，使用BLE，WiFi，Zigbee，Thread等技術(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，對接云平臺；

　　c. 平臺化需求，隨著產(chǎn)品復(fù)雜度的提升，需要使用更通用和便利開發(fā)的軟件平臺，具備低功耗，低資源占用，可裁剪擴(kuò)展，高穩(wěn)定性和可靠性的特點；

　　而以上這些需求，恰好都是 RT-Thread嵌入式操作系統(tǒng)的用武之地；

　　第二，國內(nèi)IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)正在崛起，這些企業(yè)能夠提供極具性價比的產(chǎn)品和更好的本土技術(shù)支持服務(wù)，而這些IC公司更需要本土的系統(tǒng)軟件合作伙伴。

　　目前RT-Thread已與國內(nèi)數(shù)家IC企業(yè)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，RT-Thread已成為其標(biāo)配的嵌入式操作系統(tǒng)，隨著國內(nèi)IC企業(yè)的整體崛起，RT-Thread的未來發(fā)展也是可期的。

　　而為了抓住這波機(jī)遇，RT-Thread表示首先會做到以下兩點：

　　第一，RT-Thread主要足于基礎(chǔ)措施，把基礎(chǔ)一步步打扎實，扎實做事，把RT-Thread是一個嵌入式操作系統(tǒng)這件事情做好，為行業(yè)提供穩(wěn)定，完整的基礎(chǔ)設(shè)施，包括操作系統(tǒng)內(nèi)核，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，以及通用的POSIX API標(biāo)準(zhǔn)。

　　第二，針對智能設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)時代的需求特點，繼續(xù)不斷的完善和演進(jìn)。

　　在滿足這兩點的前提下，RT-Thread也一直在不斷地完善和演進(jìn)，主要包括以下幾個方面：

　　1） RT-Thread業(yè)已支持市場所有主流的芯片架構(gòu)，包括ARM，MIPS， X86， PowerPC等，且已經(jīng)支持超過三十種以上的芯片板級支持包，使用不同硬件平臺的智能設(shè)備都可以很方便的使用RT-Thread。

　　2） RT-Thread提供了設(shè)備管理框架和傳感器管理框架來管理各類硬件接口和傳感器。

　　3） RT-Thread提供了低功耗管理框架來幫助設(shè)備進(jìn)行低功耗管理。

　　4） 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是RT-Thread從誕生之日起就密切關(guān)注的方向，RT-Thread完成了對各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持，包括Wi-Fi，2G/3G，藍(lán)牙，6Lowpan，以太網(wǎng)，這就為上層應(yīng)用提供相對了完善的BSD Socket接口。

　　同時因為標(biāo)準(zhǔn)的BSD Socket接口特性，所以它也支持Linux/Unix上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，例如支持MQTT，Protocol Buffers，Json這類適合網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)存儲格式的支持；

　　5） RT-Thread提供了OTA升級，安全套接字，加密算法等安全類組件；

　　6） RT-Thread還開發(fā)了輕量級，低資源占用，類似Android的觸控UI引擎和音視頻框架。

　　豐富的組件，標(biāo)準(zhǔn)化的接口，國內(nèi)越來越多的芯片廠家采用RT-Thread作為他們標(biāo)配的操作系統(tǒng)，甚至把一份RT-Thread操作系統(tǒng)固化到他們的芯片ROM中。熊譜翔對電子發(fā)燒友網(wǎng)記者說。

　　展望未來，RT-Thread將在萬物互聯(lián)時代成為主流的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)之一，熊譜翔強(qiáng)調(diào)。

　　恰逢2016年，RT-Thread 10周年，RT-Thread團(tuán)隊推出RT-IoTCamera項目，一款開源的基于RT-Thread開源實時操作系統(tǒng)上的C/C++、lua編程的物聯(lián)網(wǎng)攝像頭開發(fā)板?，F(xiàn)在RT-IoTCamera項目正在工程師的眾籌平臺——聚豐眾籌開展眾籌，期待關(guān)注國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)的愛好者一起加入，讓RT-Thread能更好地成長。

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