电子产品世界

作者/邹诚 睿赛德电子科技 COO

　　*本文源于“嵌入式系统联谊会主题讨论会(总第22次)——物联网操作系统现状与发展前景研讨会”上作者的报告。该会议主办方：嵌入式系统联谊会，时间：2017年11月12日，地点：北京航空航天大学。

　　我们先来看一下，物联网操作系统所处的一个行业背景。三年前，整个无线SoC、MCU芯片供应，基本上都由国外厂商所垄断，如高通、ST、恩智浦等;但是未来，像乐鑫、GD这样的国产芯片厂商将会逐渐增多，迅速崛起，成为中国市场的主要玩家。其次，业界都有一个共识，中国将主导全球物联网行业的发展，不仅在规模数量上，也包括研发生产、商业模式创新等各个方面，因为中国有很强的制造和供应链优势，中国有很好的创新能力，中国有最大规模的潜在市场。物联网已经进入一个高速发展阶段，但是，一款高质量的、有较好生态基础的物联网操作系统却始终没有出现，这一定程度上阻碍了物联网的发展。市面上用的比较多的是FreeRTOS、uc/OS这样的纯实时操作系统内核，企业各自开发自己的上层软件组件。当然最近几年，行业看到了物联网操作系统的入口价值，纷纷推出平台级的IoT OS。我们RT-Thread，有比较好的生态基础和产品、技术上的优势，但是我们真正强调IoT OS概念，从战略上去重视它，全面执行我们的战略，也就是从半年前才开始的。

　　RT-Thread诞生于2006年，熊谱翔，睿赛德公司的创始人，源于他对实时操作系统的极度热爱及他的天赋，开始一行一行代码地编写内核及上面的软件组件，包括虚拟文件系统、GUI图形库和控制台调试工具等等，例如，我们于2009年就完成了对LwIP的移植和优化。一点一滴、日积月累，才有了我们今天高度可靠的RT-Thread 3.0 IoT OS。十一年间，我们积累了一个相当不错的软件生态：RT-Thread支持市面所有的主流编译工具，如IAR、GCC、Keil等;在跨平台方面，我们几乎商用支持所有主流的MCU芯片和CPU架构，甚至包括很多ARM9、ARM11、A7的单芯片系列。行业应用上，因为RT-Thread的简单易用和高可靠特点，它被广泛应用于车载、医疗、新能源、北斗导航、消费电子等众多行业。

图：RT-Thread历程回顾

　　睿赛德/RT-Thread是如何定位自身的呢? 首先，RT-Thread是完全由国人自主开发的，从内核到上面的中间组件。这样就保证了它的安全性，可以用于军工、金融、工业等高安全性要求的领域;同时我们强调的是中立，RT-Thread是真正中立的一个系统，我们未来也会坚持这个道路。我们对CPU架构中立、对芯片中立、对设备厂商中立、对不同的IoT平台也保持中立，我们不会战略上去偏向于某一家厂商，为他提供排他性的支持、优化或绑定。我们只是希望简简单单地做好一件事情，就是把RT-Thread做好，把IoT终端的软件做到最优;此外，我们有优秀的本地技术团队，在上海张江，目前人数不多，20人不到，但明年我们会扩展到接近40个人的团队，他们都具有非常丰富的嵌入式操作系统经验和技能，能为本地的合作伙伴提供高效的、及时的本地化技术支持服务。

　　通过与多家主流芯片、设备和IoT云厂商的交流，我们切身感受到，市场对一款高质量物联网操作系统的期盼，它真真正正会带给产业好处，能直接促进物联网行业的发展，我们总结下来，主要在以下几个方面：1)降低产品的开发周期，包括芯片的参考设计，设备的方案、产品开发等;2)提升IoT终端软件的质量，比如说更高的系统稳定性、更好的API设计、更低的内存资源占用等等。3)加快端云的对接。如果有一个设计科学、相对统一的IoT OS平台，IoT云与不同终端的对接将会轻松很多。个人认为，物联网终端上的操作系统未来必定会逐渐地收敛，主流的OS不会超过两家。4)方便应用和服务的部署，这个也是跟平台的统一性相关的。目前，还很少有从云端加载应用，像在手机上安装一个应用一样，未来我觉得这也是一个趋势，随着物联网产业的成熟，未来的应用服务应该是可以后期加载的，一个相对统一的平台，无疑是必须的。

　　以下是我们最新的RT-Thread 3.0 IoT OS的软件架构，它是一个跨平台的架构，支持所有主流的CPU架构，包括ARM、MIPS、C-Sky、Xtensa、Andes、RISC-V等。中间层的软件组件非常齐全，70%以上都是由睿赛德公司的团队自主开发的，拥有完全的自主知识产权。

　　我们的GUI图形库叫做Persimmon UI，它可以在实时小系统上实现类安卓的流畅效果，执行比如悬浮、旋转、滑屏等操作。在家电和工业等领域，为了提升用户体验，增强交互性，对图形交互的需求正与日俱增。我们正跟多家芯片厂商合作，集成Persimmon UI，很快会形成整体方案，推向市场。

　　低功耗管理组件，这也是我们的一个特色，它支持各种休眠省电模式，能动态调节运行频率和电压，可以做到，上层应用无须关心底层功耗情况，系统自动休眠。FOTA升级，这也是物联网所不可或缺的一部分。我们的FOTA最强调的是安全性，它可以做到固件跟每个设备绑定，换了设备，你就无法升级了。另外，在安全加密、签名、认证等方面 都做了很好的安全防护。 网络连接组件，我们强调的就是全连接，对各类网络协议的支持，包括IPv6、MQTT、CoAP、LWM2M等，且针对我们系统做了很多的优化，力求占用资源最少。我们对Cellular蜂窝网络这一块也支持得很好，从2G、4G到NB-IoT和lora。

　　POSIX标准的支持，也是我们的一大特色，RT-Thread应该是业内支持的最好的OS之一。3.0版本对Linux应用具备了更好的兼容性， 包括对PSE52和网络相关的PSE53的全兼容能力。IP Camera就是一个对POSIX兼容有强烈需求的应用领域。传统上，IP Camera系统都是基于Linux，但是我们看到一个很明显的趋势，就是消费类IPC，功能相对简单，完全不需要Linux，嵌入式操作系统可以带来更快的启动时间、更少的资源占用和更低的成本，富瀚微、国科微这些主流IPC SoC厂商都选用了RT-Thread，对Linux应用良好的兼容性就是原因之一。

　　脚本引擎包，我们已经实现了对JavaScript和Python两种主流轻型脚本的支持，在RT-Thread 3.0上成功运行这两种引擎。当然，未来还有很多优化工作要做，包括对Runtime执行环境全面的支持。IoT终端的芯片会越来越强，RAM和flash会越来越大，互联网跟物联网融合以后，互联网开发人员会希望用这种更简单的语言来开发，而且它对我们强调的从云端部署应用也会有很大的帮助，长期来看，脚本引擎会逐渐流行起来。

　　高度可伸缩，是我们跟合作伙伴一直强调的，也是RT-Thread做得很棒的一个特性。科学的模块化和松耦合设计保证了RT-Thread的高度可伸缩特性。厂商借助RT-Thread可以很容易地实现差异化的功能定制，且方便地部署从低到高、系列化的产品方案。在各个级别上，RT-Thread的内存资源占用都是有竞争优势的，就拿我们最新发布的最小版本Nano来说，它完成了RTOS内核百分之八十的功能，只需要2.5KB的ROM和1.5KB的RAM，一经推出就受到了开发者的热烈追捧。3.0版本中我们新加入的ENV工具和包管理工具，使得开发人员可以简单地进行功能配置和加载第三方软件包。

图：高度可伸缩

　　RT-Thread在设计之初，就一直很重视它的简单易用性，“玩过”RT-Thread的开发者，无不对它的易用性赞不绝口。具体体现在它优雅的代码风格、模块化设计、控制台Shell调试工具、全面的编译工具支持、API的简明齐全等众多方面。

　　聊完技术和产品，我们接下来看看RT-Thread的全新战略布局。半年前，我们启动了全新的IOT OS战略，短短半年时间过去，我们可以说是脱胎换骨，实现了跨越式的发展。除了知名度和影响力大幅提升以外，我们的“双轮”驱动战略也结出了累累硕果。合作伙伴方面，我们开启全产业链的合作策略，从IP厂商、芯片厂商，到IoT云厂商，我们都主动出击，全力地推进合作。迄今为止，我们已经签约超过13家国内主流芯片厂商，这些厂商都会采用RT-Thread，将它作为原生的操作系统，与芯片一并推向市场。开发者社区，作为RT-Thread的生存土壤，与我们一起走过了11年时间，但之前因为种种原因，我们对社区的运营重视程度不够，这里要向RT-Thread的粉丝们表示歉意。但最近半年时间，我们做了大量的工作，来推动社区的快速发展壮大。

　　开发者分布在各个领域，从创客、学生到整个产业各环节。我们会通过与重量级合作伙伴合作，如正点原子、政府机构等，弥补之前在开发板、教程、学习资料等方面的不足，来快速推进RT-Thread在创客和学生当中的影响力。我们已经举办了一次RT-Thread 3.0发布会、一次开发者大会和若干次线下沙龙，都取得了很好的效果和业界一致的高度评价。 我们的社区注册用户和微信公众号粉丝数都在高速增长中。

关键词： 物联网 RT-Thread