Встроенная операционная система (ОС) — это специально разработанная операционная система, которая выполняет определенные виды задач в небольшом сегменте блока памяти, например, микроконтроллера/микропроцессора. Нам нужна операционная система для выполнения задачи? Ответ — нет. Мы используем операционную систему в зависимости от наших целей, таких как выполнение задач в рамках сложности по времени, простота управления несколькими задачами, необходимость в меньших ресурсах и т. д. Но когда мы говорим о встроенной ОС для IoT, это фактически означает, что встроенная операционная система в устройствах IoT подключается к сети устройств.

Операционные системы Интернета вещей и почему мы их используем

Микроконтроллер или датчик с поддержкой Интернета вещей  (IoT) — это физический объект или оборудование, которое преобразуется в готовый к работе в  Интернете компьютер для подключения к локальной сети и запуска приложений с кодовой базой. В нашей повседневной жизни мы окружены такими устройствами. Короче говоря, мы говорим, что наши смартфоны и планшеты — они со встроенной операционной системой с поддержкой IoT. Умные холодильники, умные коммутаторы/вентиляторы и развлекательные устройства — все они оснащены встроенной ОС IoT. Как стандартная операционная система, такая как Windows, Linux, macOS помогает нам управлять программным обеспечением на компьютере или получать к нему доступ, так и встроенная ОС IoT позволяет нам выполнять операции с подключенными устройствами. Многие платформы IoT-OS предлагаются с открытым исходным кодом, поэтому пользователи могут просматривать их код и изменять его по мере необходимости для приложений IoT.

В настоящее время предъявляются высокие требования к устройствам IoT в обычной жизни в промышленном сегменте, IoT-OS используется в каждом сегменте для обеспечения лучшей оптимизации данных с датчиков, обновления данных в реальном времени и уведомления о состояниях, управления каждым или группой устройств в реальном времени для доступа к данным или исполнительному механизму, и самое главное, что без какого-либо физического взаимодействия пользователь может изменять или отправлять обновления в эту систему. Из-за этой обработки в реальном времени IoT-OS и надежного управления памятью с минимальной задержкой буфера, мы также можем называть ее операционной системой реального времени (RTOS).

IoT-OS создана для низкого использования ресурсов с ограничениями, связанными с размером, памятью, питанием и производительностью обработки. Выбрав правильную IoT-OS, пользователи смогут настроить устройства IoT, которые будут работать в любой ситуации и в любом сценарии. Поскольку эти ОС имеют открытый исходный код, пользователи могут выбрать определенную структуру в зависимости от своих операций.

Выбор лучшей операционной системы Интернета вещей для вашего приложения

Поняв, что такое IoT-OS и почему, мы можем легко выбрать правильную ОС для выполнения наших операций IoT. Поскольку IoT-OS — это платформа с открытым исходным кодом, на рынке доступно множество IoT-OS. Рассмотрим их в сравнении.

Названия ОС IoT	Функции	Логотип
RIOT OS	RIOT — это бесплатная IoT-OS с открытым исходным кодом со встроенными стеками IoT для приложений IoT. RIOT выпущена под  лицензией GNU Lesser General Public License (LGPL)  и разработана  сообществом низовых организаций , объединяющим компании, академические круги и любителей, и распространена по всему миру. Эта ОС поддерживает маломощные устройства IoT и различные микроконтроллеры, такие как 8-битные, 16-битные и 32-битные, и разработана для систем с ограниченной памятью с упором на маломощные беспроводные устройства IoT. Благодаря  архитектуре микроядра (μ-kernel)  ядро ​​использует ~1,5 КБ ОЗУ. Мы также можем запустить код RIOT-OS на компьютере Linux/macOS. Она также поддерживает различные сетевые стеки, такие как 6LoWPAN, IPV6, RPL, UDP, TCP,  LoRaWAN , 802.15.4, MQTT и многое другое. Она также поддерживает различные технологии PHY (такие как Bluetooth, NFC, последовательный порт, CAN и т. д.). Он также поддерживает сторонние пакеты (такие как стек lwIP, uIP, стек Open-thread).
Zephyr	Это операционная система реального времени (RTOS), созданная специально для приложений IoT. Zephyr получает поддержку от Linux Foundation и поддерживает несколько аппаратных архитектур (от небольших  устройств Cortex-M  до многоядерных 64-разрядных процессоров). Он поддерживает технологии межсетевого взаимодействия, такие как Bluetooth LE , Wi-Fi, NFC, LoraWAN. Для начала работы с Zephyr требуется минимум 8 КБ ОЗУ и 512 КБ ПЗУ. Zephyr поставляется с  лицензией Apache 2.0  с открытым исходным кодом и бесплатна для коммерческих и некоммерческих проектов, а также поддерживается долгосрочной поддержкой (LTS) с обновлениями безопасности.
Apache Mynewt	Эта ОС также поставляется с лицензией Apache License 2.0 с открытым исходным кодом , которая обеспечивает полную поддержку среды для разработки приложений IoT. Mynewt использует 6 КБ памяти ядра для доставки и обработки операций IoT. Он поддерживает подключение стека Bluetooth Low Energy 4.2. Она поддерживает многоступенчатый программный сторожевой таймер, распределение пула памяти, планирование на основе приоритетов.
Android Things	В 2018 году Google запустила встроенную операционную систему, которая называется Android Things. Android Things использует всего 32-64 КБ оперативной памяти для выполнения операций. Поскольку Weave подключен к Android Things, устройство IoT может обнаружить каждое из них с помощью смартфона Android. SDK Android Things может помочь разработчикам удаленно тестировать, создавать и отлаживать каждое решение IoT. Но, к сожалению, Google закрыла панель инструментов Android Things.
Contiki-NG	В 2002 году Contiki была открытой IoT-OS, созданной для маломощных микроконтроллеров. Она эффективно работает с интернет-протоколами IPv4 и IPv6. Она также обеспечивает поддержку наборов беспроводных стандартных протоколов, таких как CoAP, 6LoWPAN, RPL. Для выполнения процессов используется всего 10 КБ ОЗУ и 30 КБ ПЗУ. Contiki OS выпущена под лицензией BSD, и участники этой открытой ОС также известны (например, Texas-Instrument, Atmel, Cisco, ENEA, RedWire, Oxford University, SAP и многие другие)
Amazon FreeRTOS	Amazon-FreeRTOS, изобретенная Amazon, это ОС с открытым исходным кодом, выпущенная под лицензией MIT с открытым исходным кодом, с поддержкой разработки приложений IoT. Она занимает 6-15 КБ памяти, что делает ее более надежной для использования микроконтроллерами малой мощности. Amazon-FreeRTOS поставляется с AWS IoT Core, что помогает разработчикам легко получать доступ к облачному сервису Amazon Web Service. Благодаря безопасности данных Amazon-FreeRTOS поддерживает Transport Layer Security (TLS v1.2) и различные наборы микросхем микроконтроллеров более 40 архитектур.
TinyOS	TinyOS также является ОС с открытым исходным кодом под лицензией BSD. В 2000 году она впервые выпустила свою первую версию для использования. Эта ОС предназначена для маломощных беспроводных устройств, повсеместных вычислений, персональных сетей. Она поддерживает полный стек IPv4, IPv6, 6LoWPAN, RPL.
Mbed OS	Mbed OS — это релиз ОС с открытым исходным кодом под лицензией Apache License 2.0 , который поддерживает 32-битные микроконтроллеры ARM Cortex-M IoT. Пользователи могут легко разрабатывать код с помощью Mbed online IDE с помощью бесплатного редактора кода и компилятора. Mbed OS основана на Keil RTX5, что позволяет разработчику разрабатывать код на C/C++. Mbed OS поставляется с различными стеками протоколов, такими как Ethernet, USB, CAN, SPI, I2C, RFID, NFC, WiFi, Bluetooth. Она также обеспечивает многоуровневую безопасность.
EmMate	EmMate — это операционная система с открытым исходным кодом на базе FreeRTOS, которая распространяется по лицензии GPLv3. Она поддерживает многоархитектурность и поставляется со стеками интернет-протоколов для разработки микро- и мелкомасштабных приложений IoT. EmMate — это платформенно-независимая ОС, написанная на C/C++, поэтому разработчики могут разрабатывать код на C/C++. Благодаря открытому исходному коду пользователи могут легко изменять, просматривать код, а также вносить свой вклад в виде своих идей. EmMate также поставляется с migCloud, который помогает разработчикам легко получать доступ к облачному сервису для приложений IoT.

Приведенная выше таблица должна помочь вам сравнить различные ОС IoT и сделать обоснованный выбор для вашего конкретного проекта. Сейчас очень несправедливо делать вывод о том, что одна операционная система превосходит другую, но наш личный выбор — RIOT OS, в основном из-за ее открытого исходного кода и отличной поддержки сообщества. Вы также можете ознакомиться со статьей по началу работу с RIOT OS, чтобы узнать больше об этой встроенной ОС.

53 просмотров