IOT OS比较，分析IOT OS的发展方向
摘要：根据iot设备的需求，以及iot os需要满足的技术特征、现有iot os的来源，分别概述freertos、alios-things、rt-thread、lite os、zephyr、mbed os、aworksos、hybridos等8个iot os的特点。智能物联网（aiot，ai+iot）是人工智能与物联网的协同应用，据此分析iot os的发展方向。
关键字：物联网操作系统；iot os；智能物联网；aiot
1 iot 设备特点及iot os特征
2016年，windriver（风河系统公司）指出iot设备的8大需求[1]：
不断调整和升级的架构（芯片？）；适应不同种类的设备软件；设备安全；虚拟化；性能和可靠性；联网；丰富的ui；工业认证。
何小庆得出iot os的5大技术特征[2]
1) 管理“物”——物联网边缘节点上的嵌入式实时低功耗设备。
2) 泛在通信，无线和有线，近场和远距离的通信方式和协议。
3) 可维护性，ota和远程维护。
4) 安全，设备、通信、云等的安全。
5) 云平台，远程管理，这是物联网大数据和人工智能的基础。
2 现有iot操作系统
现行的iot操作系统来源[1][3]：
1) 基于移动端操操作系统如linux、android、ios等进行裁剪和定制，来适应物联网接入设备的需求。这些os体积庞大、功耗较高，而且无法满足安全认证和实时性等要求。
2) 传统的嵌入式操作系统，freertos（亚马逊）、rt-thread、ucos（以前是商业收费，现在也开源了）、threadx（微软）、vxworks的变种。
3) 专门为iot设计，syberv、华为liteos、阿里alios-things、android things、arm mbed os。
2.1 freertos
freertos起源于英国人richard barry于2003年发布的开源的实时内核，发展历程如下。
2003~2016，传统嵌入式os。
2017成为aws开源项目，亚马逊增加iot应用组件，连接云，变为iot os。
2016年，micrium公司的µc/os被silicon labs收购，出于竞争的担心，st和nxp等知名的嵌入式芯片公司转向支持freertos[4]。
os主要特点如下。
历史悠久，开发者众多，支持的cpu硬件架构特别多，达35种。
freertos有一些列软件，版本众多，包括开源版本、授权版本、安全版本（safertos）、amazon开源iot os版本。
支持aws边缘计算的功能（greengrass）。
除了aws，官方没有支持第三方云平台。
2.2 alios-things
alios things发布于2017年杭州云栖大会， 是alios家族旗下的、面向iot领域的、高可伸缩的物联网操作系统。os主要特点如下。
支持微内核基础上的posix实现，方便程序框架/程序库移植。
支持云端一体在线开发（灵活架构，自组网），提供iot全链路开发、模拟和部署支持。
支持app独立升级；组件化思想的多bin或差分升级。内核、框架层、应用层三个独立的bin文件，芯片厂商可以出厂预置内核，应用层只关心应用层开发，不关心硬件，方便移植。
支持可信执行环境（csky）；支持id2根身份证和秘钥；支持系统调用。
v1.1.1集成了自研的bone engine，它是一套为alios things优化定制的javascript引擎，集成了javascript的编程及运行环境。
集成了iot套件，link kit，link voice等阿里云iot核心组件，产品可以访问阿里云服务。
支持的cpu架构一般。
2.3 rt-thread
起源于上海睿赛德电子科技公司创始人和总经理熊谱翔于2006年创建的rt-thread 开源实时操作系统项目，发展历程如下。
2011 年 rt-thread 1.0 版本正式发布。
2015 年 2.0版本和现在名气很大的柿饼 gui 捆绑发布。
2017 年发布 3.0，rt-thread 全面启动 iot 战略 。
os特点如下。
集成音频，图像相关的各类算法和智能引擎。
柿饼ui，小型、现代化的图像库。
开源、社区化、中立，开放支持第三方云。
nano版本和iot版本。
集成开源jerryscript引擎，支持javascript开发。
组件比较丰富。
混合微内核架构正在内测[5]，平台是柿饼m7的开发板，全志r11处理器，arm cortex-a7。
2.4 lite os
huawei liteos是华为针对物联网领域推出的轻量级物联网操作系统，是华为物联网战略的重要组成部分，具备轻量级、低功耗、互联互通、组件丰富、快速开发等关键能力，为开发者提供 “一站式” 完整软件平台，有效降低开发门槛、缩短开发周期。发展历程如下，走过了内部产品-开源软件-iot 解决方案发展之路。
2012 年华为开发支持公司内部消费产品的小型嵌入式操作系统 liteos。
2014 和 2015 年 liteos 与huawei 手机和智能手表一同出货。
2016 年 lite os内核正式开源。
2017 年发布 liteos iot 解决方案（即端云解决方案）
2018 年华为加速开发步伐，发布liteos sdk 2.1 和 lite os studio 1.0（开发环境）。
2019以后，鸿蒙os的架构中，liteos也是其内核之一（linux、鸿蒙、liteos）。
os主要特点：
opencpu架构，mcu和通信模组二合一，显著降低终端体积和终端成本，特别适用于nb-iot应用场景和海思芯片，这是它的主要优势。
智能边缘项目kubeedge，名字来源于kube + edge，顾名思义就是依托kubernetes的容器编排和调度能力，实现云边协同、计算下沉、海量设备接入等。
ai引擎、js引擎。
支持的cpu架构单一。
2.5 zephyr
zephy是2016年由intel、synopsys、nxp等公司发起的开源实时操作系统平台项目，现在由linux基金会管理。zephyr是一款小型且可扩展的操作系统，尤其适用于资源受限的硬件系统，可支持多种架构。
os特点如下：
起点很高，来自风河的成熟代码。
代码结构和linux内核很相似。
支持的cpu架构丰富。
安全设计方面，支持用户态/内核态；支持mpu；内核对象权限模型。
支持tee，armv8-m trustzone。
功能安全，打算通过iec 61508和iso 26262认证。
中间件丰富，支持很多协议。
2.6 mbed os
2014年，arm发布了mbed os，试图基于mbed os建立一个庞大的物联网生态，以此来连接硬件厂商、软件服务商、云服务商以及开发者社区。os特点如下。
面向arm cortex-m系列处理器。
版本从1.0、2.0、3.0，然后直接到5.0，6.0在计划中。
模块化的可配置软件栈，不配置则排除不必要的软件组件，进而降低内存要求。
使用c++作为程序设计语言。
在线编译，或者导出工程，用其他ide编译，部分源码不开放。
内核uvisor运行在特权模式，内核创建隔离的安全域，安全域对内存和外设的访问权限有限制。
支持arm psa架构。
2017年arm推出了mbed edge，与mbed cloud和mbed os组成边缘计算的 iot 方案 。
云服务pelion 也是在国外，影响了国人的使用。
2.7 aworksos
aworksos是zlg（周立功，广州致远电子）历时12年开发的工业智能物联开发平台，特点如下。
aworksos是不开源的，内部核心功能组件都是以库的形式提供，相关接口通过头文件引出。
aworksos以sdk方式发布，伴随着特定开发板，sdk中包含了文档、工具、示例代码、模版工程等。
os的发展，依托zlg的awtk开源gui引擎。
分为“核心域”和“非核心域”，即“业务”和“技术”， 非核心域包括底层驱动、操作系统和组件；开发者忽略产品底层技术细节，专注“核心域”。
将mcu和os的共性抽象为统一接口，应用实现“一次编程，终生使用，跨平台”。
支持的cpu很少，目前有arm cortex-m4/m7/a7，arm9。
2.8 hybridos
合璧操作系统(hybridos)是北京飞漫软件于 2018 年 11 月发起的一个全新的开源项目。hybridos 的目标是为物联网设备和云计算环境打造一个全新的操作系统，特点如下。
2019.11.18发布了第一个组件hicairo；2019.12.10发布了了2d/3d的图形组件，包括himesa、hidrm、hidrmdrivers、以及hicairo，这些和minigui（最初由飞漫软件创始人魏永明开发，20年的发展历程，为 iot 智能设备和嵌入式系统提供图形界面及交互实现）一起组成了hybridos的图形栈；2020.3.29，随着minigui 5.0的发布，hybridos也升级了图形栈。
为iot网络中的虚拟计算节点设计，故可运行在设备端、云端、客户端。
提供云端和客户端的接口，以及设备端与这两者通讯的协议栈。
支持python、javascipt、c/c++。
依托minigui，增加数据库，以及其它复杂的图形处理。
2019.9.19宣布minigui4.0.2支持rt-thread，但是没找到相关验证的源码。
系统组件是damon进程；网络通信等协议栈作为系统的服务。
3 ai+iot对操作系统提出的新课题
移动操作系统android和linux，无法满足工业安全认证和实时性要求；传统的嵌入式操作系统无法满足系统扩展、维护和应用的便捷需求；针对智能物联网（aiot，ai+iot）场景的广义的嵌入式操作系统和泛iot os技术正在探索和研究中[6]。
智能物联网是2018年兴起的概念[7]，是人工智能与物联网的协同应用，人工智能使物联网获取感知与识别能力，物联网为人工智能提供训练算法的数据。aiot中系统通过各种信息传感器实时采集各类信息（一般是在监控、互动、连接情景下的），在终端设备、边缘域或云中心通过机器学习对数据进行智能分析，包括定位、对比、预测、调度等。
aiot中终端设备还需要具备智能特性，预计未来iot os会向着两个方向发展，一是大型、复杂、可配置，二是更小、更安全、硬化，则iot os需要满足如下要求。
1) 云端协同/边缘计算架构
云端人工智能技术如何透过边缘计算与设备节点的 iot os结合起来[2]；边缘节点管理和控制该场景中各种物联网设备和计算硬件[8]，同时也支撑该场景中的应用层业务需求，提供基本的安全性。
2) 人工智能，终端智能化，具备感知和交互能力
ai引擎，js引擎，音频、图像算法。
3) 终端虚拟化
轻量级容器。
4) 功能安全
通过工业级认证，iec 61508和iso 26262。
5) 信息安全
内核高度安全，通过形式化认证和安全认证[9]，arm cortex-m33/m35p软核通过了eal6+
认证[10]。内核支持用户态/特权态；进程mpu隔离；内核对象权限。
6) 可信物联网，数据可信
结合区块链技术[11]，确保端到端数据可信。终端、边缘、后端基础设施（云端）、后端应用程序的数据传递，确保可信。
7) 可扩展的内核
大型、复杂、可配置：支持x86、arm cortex-a系列；
更小、更安全、硬化：支持极简的mcu等资源受限的设备。
8) app单独管理
多bin特征，内核、框架层、应用三个bin文件，应用层不关心硬件。
9) 高级语言支持
micropython，javascript。
10) 丰富的ui
占用资料少、界面流畅度高。
11) os抽象层
支持posix、cmsis rtos
作者：wangyw
文章来源：博客园
全球知名半导体制造商罗姆亮相德国慕尼黑电子展
基于DSP芯片TMS320C6713实现吉他识音器的应用方案设计
【智能结合，一机两用】板管一体光纤激光切割机
S300 Mini - 世界上最小的安全激光扫描器
福禄克FLUKE 1587CFC绝缘万用表的性能特点及应用优势
IOT OS比较，分析IOT OS的发展方向
y电容和瓷片电容的区别
嵌入式视频通信的兴起：视频应用程序趋势良好
小米6最新消息：小米旗舰处理器首曝！小米6s有望首发
华为p50pro对比苹果13pro更愿意选择哪一款
OPPO沈义人强调适合自己才是最好 称自己就在用Find X2标准版
功能实用|编辑简单|CRT直坐标机器人示教编程案例
整体性能与整体系统设计可用性的基础
老教授眼里的新能源车
iPhoneX怎么样 值不值得买
AM400金属增材制造系统专门用于口腔产品制造的3D打印系统
猖獗的破解游戏市场,完善的VR游戏灰色产业链
如何利用区块链技术来抵御DDOS攻击
FPC平板切割与刀模和激光切割相比的优势有哪些
UniPro Jira敏捷开发两大优势 ：迭代管理+组合查询
关键字：物联网操作系统；iot os；智能物联网；aiot
1 iot 设备特点及iot os特征
2016年，windriver（风河系统公司）指出iot设备的8大需求[1]：
不断调整和升级的架构（芯片？）；适应不同种类的设备软件；设备安全；虚拟化；性能和可靠性；联网；丰富的ui；工业认证。
何小庆得出iot os的5大技术特征[2]
1) 管理“物”——物联网边缘节点上的嵌入式实时低功耗设备。
2) 泛在通信，无线和有线，近场和远距离的通信方式和协议。
3) 可维护性，ota和远程维护。
4) 安全，设备、通信、云等的安全。
5) 云平台，远程管理，这是物联网大数据和人工智能的基础。
2 现有iot操作系统
现行的iot操作系统来源[1][3]：
1) 基于移动端操操作系统如linux、android、ios等进行裁剪和定制，来适应物联网接入设备的需求。这些os体积庞大、功耗较高，而且无法满足安全认证和实时性等要求。
2) 传统的嵌入式操作系统，freertos（亚马逊）、rt-thread、ucos（以前是商业收费，现在也开源了）、threadx（微软）、vxworks的变种。
3) 专门为iot设计，syberv、华为liteos、阿里alios-things、android things、arm mbed os。
2.1 freertos
freertos起源于英国人richard barry于2003年发布的开源的实时内核，发展历程如下。
2003~2016，传统嵌入式os。
2017成为aws开源项目，亚马逊增加iot应用组件，连接云，变为iot os。
2016年，micrium公司的µc/os被silicon labs收购，出于竞争的担心，st和nxp等知名的嵌入式芯片公司转向支持freertos[4]。
os主要特点如下。
历史悠久，开发者众多，支持的cpu硬件架构特别多，达35种。
freertos有一些列软件，版本众多，包括开源版本、授权版本、安全版本（safertos）、amazon开源iot os版本。
支持aws边缘计算的功能（greengrass）。
除了aws，官方没有支持第三方云平台。
2.2 alios-things
alios things发布于2017年杭州云栖大会， 是alios家族旗下的、面向iot领域的、高可伸缩的物联网操作系统。os主要特点如下。
支持微内核基础上的posix实现，方便程序框架/程序库移植。
支持云端一体在线开发（灵活架构，自组网），提供iot全链路开发、模拟和部署支持。
支持app独立升级；组件化思想的多bin或差分升级。内核、框架层、应用层三个独立的bin文件，芯片厂商可以出厂预置内核，应用层只关心应用层开发，不关心硬件，方便移植。
支持可信执行环境（csky）；支持id2根身份证和秘钥；支持系统调用。
v1.1.1集成了自研的bone engine，它是一套为alios things优化定制的javascript引擎，集成了javascript的编程及运行环境。
集成了iot套件，link kit，link voice等阿里云iot核心组件，产品可以访问阿里云服务。
支持的cpu架构一般。
2.3 rt-thread
起源于上海睿赛德电子科技公司创始人和总经理熊谱翔于2006年创建的rt-thread 开源实时操作系统项目，发展历程如下。
2011 年 rt-thread 1.0 版本正式发布。
2015 年 2.0版本和现在名气很大的柿饼 gui 捆绑发布。
2017 年发布 3.0，rt-thread 全面启动 iot 战略 。
os特点如下。
集成音频，图像相关的各类算法和智能引擎。
柿饼ui，小型、现代化的图像库。
开源、社区化、中立，开放支持第三方云。
nano版本和iot版本。
集成开源jerryscript引擎，支持javascript开发。
组件比较丰富。
混合微内核架构正在内测[5]，平台是柿饼m7的开发板，全志r11处理器，arm cortex-a7。
2.4 lite os
huawei liteos是华为针对物联网领域推出的轻量级物联网操作系统，是华为物联网战略的重要组成部分，具备轻量级、低功耗、互联互通、组件丰富、快速开发等关键能力，为开发者提供 “一站式” 完整软件平台，有效降低开发门槛、缩短开发周期。发展历程如下，走过了内部产品-开源软件-iot 解决方案发展之路。
2012 年华为开发支持公司内部消费产品的小型嵌入式操作系统 liteos。
2014 和 2015 年 liteos 与huawei 手机和智能手表一同出货。
2016 年 lite os内核正式开源。
2017 年发布 liteos iot 解决方案（即端云解决方案）
2018 年华为加速开发步伐，发布liteos sdk 2.1 和 lite os studio 1.0（开发环境）。
2019以后，鸿蒙os的架构中，liteos也是其内核之一（linux、鸿蒙、liteos）。
os主要特点：
opencpu架构，mcu和通信模组二合一，显著降低终端体积和终端成本，特别适用于nb-iot应用场景和海思芯片，这是它的主要优势。
智能边缘项目kubeedge，名字来源于kube + edge，顾名思义就是依托kubernetes的容器编排和调度能力，实现云边协同、计算下沉、海量设备接入等。
ai引擎、js引擎。
支持的cpu架构单一。
2.5 zephyr
zephy是2016年由intel、synopsys、nxp等公司发起的开源实时操作系统平台项目，现在由linux基金会管理。zephyr是一款小型且可扩展的操作系统，尤其适用于资源受限的硬件系统，可支持多种架构。
os特点如下：
起点很高，来自风河的成熟代码。
代码结构和linux内核很相似。
支持的cpu架构丰富。
安全设计方面，支持用户态/内核态；支持mpu；内核对象权限模型。
支持tee，armv8-m trustzone。
功能安全，打算通过iec 61508和iso 26262认证。
中间件丰富，支持很多协议。
2.6 mbed os
2014年，arm发布了mbed os，试图基于mbed os建立一个庞大的物联网生态，以此来连接硬件厂商、软件服务商、云服务商以及开发者社区。os特点如下。
面向arm cortex-m系列处理器。
版本从1.0、2.0、3.0，然后直接到5.0，6.0在计划中。
模块化的可配置软件栈，不配置则排除不必要的软件组件，进而降低内存要求。
使用c++作为程序设计语言。
在线编译，或者导出工程，用其他ide编译，部分源码不开放。
内核uvisor运行在特权模式，内核创建隔离的安全域，安全域对内存和外设的访问权限有限制。
支持arm psa架构。
2017年arm推出了mbed edge，与mbed cloud和mbed os组成边缘计算的 iot 方案 。
云服务pelion 也是在国外，影响了国人的使用。
2.7 aworksos
aworksos是zlg（周立功，广州致远电子）历时12年开发的工业智能物联开发平台，特点如下。
aworksos是不开源的，内部核心功能组件都是以库的形式提供，相关接口通过头文件引出。
aworksos以sdk方式发布，伴随着特定开发板，sdk中包含了文档、工具、示例代码、模版工程等。
os的发展，依托zlg的awtk开源gui引擎。
分为“核心域”和“非核心域”，即“业务”和“技术”， 非核心域包括底层驱动、操作系统和组件；开发者忽略产品底层技术细节，专注“核心域”。
将mcu和os的共性抽象为统一接口，应用实现“一次编程，终生使用，跨平台”。
支持的cpu很少，目前有arm cortex-m4/m7/a7，arm9。
2.8 hybridos
合璧操作系统(hybridos)是北京飞漫软件于 2018 年 11 月发起的一个全新的开源项目。hybridos 的目标是为物联网设备和云计算环境打造一个全新的操作系统，特点如下。
2019.11.18发布了第一个组件hicairo；2019.12.10发布了了2d/3d的图形组件，包括himesa、hidrm、hidrmdrivers、以及hicairo，这些和minigui（最初由飞漫软件创始人魏永明开发，20年的发展历程，为 iot 智能设备和嵌入式系统提供图形界面及交互实现）一起组成了hybridos的图形栈；2020.3.29，随着minigui 5.0的发布，hybridos也升级了图形栈。
为iot网络中的虚拟计算节点设计，故可运行在设备端、云端、客户端。
提供云端和客户端的接口，以及设备端与这两者通讯的协议栈。
支持python、javascipt、c/c++。
依托minigui，增加数据库，以及其它复杂的图形处理。
2019.9.19宣布minigui4.0.2支持rt-thread，但是没找到相关验证的源码。
系统组件是damon进程；网络通信等协议栈作为系统的服务。
3 ai+iot对操作系统提出的新课题
移动操作系统android和linux，无法满足工业安全认证和实时性要求；传统的嵌入式操作系统无法满足系统扩展、维护和应用的便捷需求；针对智能物联网（aiot，ai+iot）场景的广义的嵌入式操作系统和泛iot os技术正在探索和研究中[6]。
智能物联网是2018年兴起的概念[7]，是人工智能与物联网的协同应用，人工智能使物联网获取感知与识别能力，物联网为人工智能提供训练算法的数据。aiot中系统通过各种信息传感器实时采集各类信息（一般是在监控、互动、连接情景下的），在终端设备、边缘域或云中心通过机器学习对数据进行智能分析，包括定位、对比、预测、调度等。
aiot中终端设备还需要具备智能特性，预计未来iot os会向着两个方向发展，一是大型、复杂、可配置，二是更小、更安全、硬化，则iot os需要满足如下要求。
1) 云端协同/边缘计算架构
云端人工智能技术如何透过边缘计算与设备节点的 iot os结合起来[2]；边缘节点管理和控制该场景中各种物联网设备和计算硬件[8]，同时也支撑该场景中的应用层业务需求，提供基本的安全性。
2) 人工智能，终端智能化，具备感知和交互能力
ai引擎，js引擎，音频、图像算法。
3) 终端虚拟化
轻量级容器。
4) 功能安全
通过工业级认证，iec 61508和iso 26262。
5) 信息安全
内核高度安全，通过形式化认证和安全认证[9]，arm cortex-m33/m35p软核通过了eal6+
认证[10]。内核支持用户态/特权态；进程mpu隔离；内核对象权限。
6) 可信物联网，数据可信
结合区块链技术[11]，确保端到端数据可信。终端、边缘、后端基础设施（云端）、后端应用程序的数据传递，确保可信。
7) 可扩展的内核
大型、复杂、可配置：支持x86、arm cortex-a系列；
更小、更安全、硬化：支持极简的mcu等资源受限的设备。
8) app单独管理
多bin特征，内核、框架层、应用三个bin文件，应用层不关心硬件。
9) 高级语言支持
micropython，javascript。
10) 丰富的ui
占用资料少、界面流畅度高。
11) os抽象层
支持posix、cmsis rtos
作者：wangyw
文章来源：博客园
全球知名半导体制造商罗姆亮相德国慕尼黑电子展
基于DSP芯片TMS320C6713实现吉他识音器的应用方案设计
【智能结合，一机两用】板管一体光纤激光切割机
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福禄克FLUKE 1587CFC绝缘万用表的性能特点及应用优势
IOT OS比较，分析IOT OS的发展方向
y电容和瓷片电容的区别
嵌入式视频通信的兴起：视频应用程序趋势良好
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华为p50pro对比苹果13pro更愿意选择哪一款
OPPO沈义人强调适合自己才是最好 称自己就在用Find X2标准版
功能实用|编辑简单|CRT直坐标机器人示教编程案例
整体性能与整体系统设计可用性的基础
老教授眼里的新能源车
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猖獗的破解游戏市场,完善的VR游戏灰色产业链
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