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.
