物联网「大脑」，2020十大物联网操作系统你知多少？

2020年是物联网浪潮奔涌的一年，5G＋IoT的爆发迎来诸多智能商业场景的落地。在这其中，操作系统作为物联网的「大脑」发挥了不可或缺的作用。

物联网操作系统是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是IoT（Internet of Things），顾名思义，「物联网就是万物相连的互联网」。与传统的个人计算机或个人智能终端（智能手机、平板电脑等）上的操作系统不同，物联网操作系统有其独特的特征。这些特征是为了更好的服务物联网应用而存在的，运行物联网操作系统的终端设备，能够与物联网的其它层次结合的更加紧密，数据共享更加顺畅，能够大大提升物联网的生产效率。

在本文中，OFweek维科网特地盘点、汇总了2020年最受关注的十大物联网操作系统，一起来认识下都有哪些？

Andorid Things

Android Things是Google推出的平台，旨在帮助Android开发者打造物联网设备。这个平台还支持强大的应用，例如视频与音频处理以及通过TensorFlow进行板载机器学习。它继承Brillo的功能外，还增加了Android API和Google服务的支持，以及一些Android Things的支持库。

图片来自Android Things官网

Android Things最早是在2015年谷歌全球开发大会上出现的，谷歌对外宣布将会开发一个面向物联网设备的安卓操作系统，一开始被命名为「Brillo」。它其实就类似安卓系统的一个分支版本，类似于面向智能手表和穿戴设备推出的Android Wear等；2016年12月，谷歌第一次对外公布了Android Things的开发者预览版本。

根据谷歌的介绍，Android Things和手机版安卓系统一样，也会提供大量的安卓开发接口和谷歌基础服务，可以让物联网设备的开发者快速进行功能开发。据悉，谷歌围绕物联网设备提供的服务有「谷歌云平台」，「谷歌Play服务」、以及「Android Studio」开发工具。

华为Lite OS

截图自华为Lite OS官网

说到华为的物联网领域布局，可能大家耳熟能详的一个词就是「鸿蒙」，但其实鸿蒙OS和Lite OS有所不同。

严格来说，目前，二者之间是包含关系，Lite OS是华为布局于物联网设备领域的底层操作系统，而鸿蒙OS是华为布局于智能设备领域的底层操作系统，包含了Lite OS的软件代码，也就是说Lite OS是鸿蒙体系中的一个内核。

据了解，华为Lite OS是驱动万物感知、互联、智能，可广泛应用于面向个人、家庭和行业的物联网产品和解决方案。其具备创新式系统设计，可最大限度降低系统功耗，在特定场景下，能减少60％功耗开销；能提供E2E物联网领域性技术栈，快速构建不同应用场景下的TurnKey解决方案；可复制华为在消费者、运营商和企业领域成功商业实践和优秀经验，助力合作伙伴商业成功。

华为Lite OS基础内核支持任务管理、内存管理、时间管理、通信机制、中断管理、队列管理、事件管理、定时器等操作系统基础组件，更好地支持低功耗场景，支持tickless机制，支持定时器对齐。同时提供端云协同能力，集成了LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP全套IoT互联协议栈，且在LwM2M的基础上，提供了Agent Tiny模块，用户只需关注自身的应用，而不必关注LwM2M实现细节，直接使用Agent Tiny封装的接口即可简单快速实现与云平台安全可靠的连接。

RTX

RTX是ARM公司的一款嵌入式实时操作系统，使用标准的C结构编写，运用RealView编译器进行编译。不仅仅是一个实时内核，还具备丰富的中间层组件，不但免费，而且代码也是开放的。

RTX的主要功能除了对任务（进程）的开始和终止以外，还支持进程通信，例如任务的同步、共享资源（外设或内存）的管理、任务之间消息的传递。开发者可以使用基本函数去开启实时运行器，去开始和终结任务，以及去传递任务间的控制（轮转调度）。开发者可以赋予任务优先级。

RTX的主要特点包括：支持时间片，抢占式和合作式调度。不限制数量的任务，每个任务都具有254的优先级。不限制数量的信号量，互斥信号量，消息邮箱和软定时器。支持多线程和线程安全操作。使用MDK基于对话框的配置向导，可以很方便的完成MDK的配置。

FreeRTOS

FreeRTOS是一种小型实时操作系统内核，具有源码公开、可移植、可裁减的特点。在嵌入式领域中，嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的应用。采用嵌入式实时操作系统（RTOS）可以更合理、更有效地利用CPU的资源，简化应用软件的设计，缩短系统开发时间，更好地保证系统的实时性和可靠性。但是由于RTOS需占用一定的系统资源（尤其是RAM资源），只有μC／OS－II、embOS、salvo、FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行。相对μC／OS－II、embOS等商业操作系统，FreeRTOS操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行。

截图源自FreeRTOS官网

作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRTOS内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享CPU的使用时间。

嵌入式领域，FreeRTOS是不多的同时具有实时性，开源性，可靠性，易用性，多平台支持等特点的嵌入式操作系统。目前，FreeRTOS已经发展到支持包含X86，Xilinx，Altera等多达30种的硬件平台，其广阔的应用前景已经越来越受到业内人士的瞩目。

Fuchsia

Fuchsia系统是谷歌自主打造的一款精简、安全、基于微内核设计、为物联网时代打造的全新操作系统，谷歌希望通过Fuchsia系统统一安卓和Chrome OS，其支持多达4个程序同屏同时运行（平板模式下），并且主页以直列的方式显示各种故事卡、应用集、系统组件等，有点类似多任务、多标签页的做法，但更简洁。

图片来自Google

据悉，Fuchsia系统不同于安卓使用的Linux内核，而是采用的比较新的Zircon的内核。该系统与当下Android相比，无论是存储器还是内存之类的硬件要求都大幅降低，可以看出这是一款面向物联网的家用电器用的系统。Fuchsia系统支持32位和64位的ARM处理器和64位PC处理器。Fuchsia支持多种编程语言，包括C／C＋＋、Dart、Go、Rust和Python，此外还有一种名为FIDL的接口定义语言。据悉，Fuchsia可以用于手机、电脑、智能手表、车载娱乐系统和其他嵌入式设备。

VxWorks

VxWorks诞生于1983年，由美国风河系统（Wind River System，简称WRS）公司设计开发，它是一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。

图片来自VxWorks

VxWorks之所以能在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地，其良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境被认为了其中的几点原因。

VxWorks支持几乎所有现代市场上的嵌入式CPU，包括x86系列、ARM、MIPS、LoongISA、 PowerPC、Freescale ColdFire、Intel i960、SPARC、SH－4、StrongARM以及xScale CPU。

VxWorks以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等前沿、尖端及实时性要求极高的领域中，例如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。

据悉，美国的F－16、F／A－18战斗机、B－2隐形轰炸机和爱国者导弹，火星探测器如1997年7月登陆的火星探路者号，2008年5月登陆的凤凰号、2012年8月登陆的好奇号、2018年登陆的洞察号等，都使用了VxWorks操作系统。

风河公司公司还推出有的一套名为Tornado的实时操作系统开发环境，类似MicrosoftVisual C，但是提供了更丰富的调试、仿真环境和工具。

风河公司持续致力于开拓嵌入式计算，技术成果据称已应用于20亿＋产品之中。

Mbed OS

Mbed OS由ARM联合它的技术合作伙伴，以及Mbed开发者社区打造，它是一个平台、一个操作系统，也是主打物联网的一整套软件解决方案。Mbed OS被用于基于32位ARM Cortex－M系列芯片的物联网设备，围绕Mbed OS，形成了一个嵌入式开源生态。

图片来自ARM

针对不同类型、不同资源配置的物联网设备，ARM推出了两款不同的操作系统：Mbed OS和Mbed Linux OS。

据ARM物联网服务集团中国区负责人陈曦2019年的介绍，Mbed OS面向一些资源比较受限，希望能够用简单快捷的方式满足连接、安全以及应用开发需求的设备，Mbed Linux OS则面向网关、摄像头、工业电脑这类资源配置更加丰富的设备，方便用户集中开发高附加值的功能。

作为一个开源的OS，Mbed OS已经和160多种不同的芯片平台做好了预集成，大幅降低了开发难度，缩短开发时间。

Mbed OS的核心软件平台由核心贡献者和伙伴公司开发，由mbed团队维护。在Apache许可证2．0下，这个核心平台提供的所有核心通用软件构件，加上HAL迁移性允许mbed透明的运行在不同制造商的微控制器上，和TOOLCHAIN迁移性允许开发使用不同的嵌入式工具链。

Mbed OS的构件数据库由各公司和更广泛的社区开发，它提供对各种外设构件、传感器、无线广播、协议和云服务API的支持，这也是在Apache许可证2．0或其它创立者选择的许可证下贡献的，也由这些个体公司和开发开发者社区支持。

RIOT

RIOT 操作系统的低内存占用特性使其更适用于物联网设备，它背后没有某个公司的支持，而完全是由社区驱动。它的官方口号是：If your tiny IoT device can＇t run Linux， use RIOT，可见其定位。此外，在其官网上，迎面展示的也是这样一句话：The friendly Operating System for the Internet of Things。

图片来自RIOT

RIOT操作系统最初由柏林自由大学（FU Berlin）、法国国家信息与自动化研究所（INRIA），以及汉堡应用科技大学（HAW Hamburg）共同开发，其内核基本从FireKernel继承，而这个内核原本为传感器网络开发。

RIOT基于微内核架构。与其他低内存占用的系统（如TinyOS和Contiki）不同， RIOT允许使用C语言和C＋＋语言编写应用程序，而且提供完整的多线程和实时响应解决方案。

RIOT可以在8位单片机（如AVR ATMega），16位单片机（如MSP430）和32位单片机（如ARM的Cortex）上运行，也可以作为一个Linux或macOS进程运行，能使用诸如GNU编译器合集（GCC），GNU调试器，Valgrind，Wireshark等标准调试工具。

RIOT符合一部分POSIX标准，提供多种通信协议栈，包括了IPv6、6LoWPAN和内容中心网络，还支持RPL、UDP、TCP和CoAP。

AliOS－Things

据官方介绍，AliOS Things是面向IoT领域的轻量级物联网嵌入式操作系统，是 阿里巴巴AliOS家族旗下、面向IoT领域的、高可伸缩的物联网操作系统。

图片来自AliOS官网

AliOS Things致力于搭建云端一体化IoT基础设备。具备极致性能，极简开发、云端一体、丰富组件、安全防护等关键能力，并支持终端设备连接到阿里云link，可广泛应用在智能家居、智慧城市、新出行等领域。

AliOS Things提供已通过认证的80＋的硬件平台和100＋的传感器给潜在客户选择，也为用户提供包括MQTT，Http／Https，Coap，LwM2M，LoRaWAN在内的多种物联网协议组件支持。

据官方展示，AliOS Things目前已用于智能家居、智能办公、智能厨房、空气环境等领域。

Tizen RT

Tizen RT是三星电子2011年推出的基于Linux的操作系统，它适用于移动应用程序和小型嵌入式系统。

图片来自三星

Tizen RT的目标是将Tizen平台的设备覆盖范围扩展到低端设备。Tizen已在智能电视、智能手机、可穿戴设备（Gear S，Gear Fit）、车辆和智能家电中商业化。三星电子主要将此操作系统用于物联网开发。

Tizen RT是基于RTOS的轻量级平台，使用C语言，C ＋＋和Html5作为开发语言，它可以适合这些的设备：它们通常配备具有MPU，小于2MB RAM和小于16MB Flash的Cortex－M ／ R处理器。

典型的基于RTOS的开发环境有几个限制。首先，它无法在运行时加载其他模块。其次，它可能不如Linux环境。为了解决这些限制，Tizen RT采用Linux风格的开发环境，包括POSIX API，BSD Socket API，Shell和Kconfig构建配置。这有助于Linux开发人员轻松地在Tizen RT之上构建其业务逻辑。

TizenRT使用称为「Tizen Common」的共享基础架构来维持物联网开发的主要目的。TizenRT的开发方式使移动运营商可以根据某个地区的人口需求定制其产品。