如何为物联网设备选择最佳的 RTOS?如果您正在开发物联网设备,那么您需要仔细考虑要使用的操作系统。物联网设备都具有物联网操作系统需要考虑的共同限制,包括功耗、内存和处理速度。

这些设备限制意味着许多开发人员自然首选的操作系统 Linux 通常并不合适。许多物联网设备根本没有足够的板载 RAM 来支持精简版本的操作系统。

这就是为什么实时操作系统 (RTOS) 是物联网设备的一个很好的替代方案。因此,现在市场上有大量开源和商业 RTOS 选项。因此,在本文中,我们将向您介绍如何为您的物联网设备选择最佳的 RTOS。

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什么是实时操作系统?

首先,什么是 RTOS?在最基本的层面上,它是一种软件组件,一次只能执行一个程序,但可以在编程任务之间快速切换,以便同时执行多个任务,而不是可以使用单独的内存空间运行多个程序的操作系统。 RTOS 和操作系统的职责都是抽象硬件,但成熟的操作系统通常会比 RTOS 更高程度地完成此任务。

相反,RTOS 与 Linux 等传统操作系统不同,因为它对外部事件提供确定性的硬实时响应(RT 代表实时)。另一方面,传统操作系统提供不确定的软实时响应。实际上,这意味着 RTOS 软件可以比传统操作系统更快地为有限数量的预先确定的任务提供高度响应的处理,而操作系统在处理大量不同的任务时更加有效。

如何为物联网设备选择最佳的 RTOS

选择 RTOS 时要考虑的要点

现在市场上有多种适用于物联网设备的开源和商业 RTOS。由于选择可能令人眼花缭乱,因此在为物联网设备选择最佳 RTOS 时需要考虑以下关键点。

性能:在性能方面您有很多选择。您的内存和处理占用空间要求是您首先需要考虑的事情。应根据您的内存需求评估 ROM、RAM 和闪存,同时应根据您的处理需求评估中断延迟和上下文切换时间

可扩展性: 8 位和 16 位 MCU 一直是物联网设备的首选硬件,但 32 位 MCU 现在变得越来越流行,导致许多制造商在设备中使用两种不同的供电流程。因此,您的 RTOS 应该具有可扩展性,以便管理未来的 MCU 升级。

图形用户界面: GUI 要求会对您选择 IoT 实时操作系统产生重大影响。您的设备只需要基本的图形库,还是需要更高级的东西,例如 3D 渲染、多层界面和自定义?

连接性:您的 RTOS 需要哪些通信协议来提供与嵌入式设备的连接?以太网、Wi-Fi、蓝牙和 IEEE 802.15.4?您的 RTOS 将使您能够选择连接所需的特定通信堆栈,因此您只需使用您需要的内容。

模块化:由于您无疑使用有限的 RAM,因此您的 RTOS 将配备强制性核心内核,以及定制的中间件和协议堆栈。通过围绕核心内核仅构建您需要的内容,您可以控制设备内存需求,这对于传统操作系统来说要困难得多。

安全性:您的物联网设备和系统的安全要求需要仔细考虑。市场上的每个 RTOS 都提供不同范围的安全附加组件,例如安全启动、SSL 支持和加密驱动程序。在 Nabto,我们使用 p2p 加密提供超安全的物联网连接,无需第三方依赖。

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生态系统:您正在考虑的每种 RTOS 在您的行业内的采用情况如何?是否支持其他架构和处理器?是否有一个活跃的开发人员社区在 GitHub、堆栈溢出和其他平台上共享代码和其他信息?大型用户社区提供了软件功效的社会证明,当然也提供了有用的学习资源。

适用于 IoT 的流行开源 RTOS

一些最流行的 IoT 开源 RTOS 包括:

  • RIOT
  • Nano-RK
  • FreeRTOS
  • Apache Mynewt
  • ARM mbed OS
  • Raspbian树莓派
  • DuinOS
  • mipOS
  • RT-Thread
  • uOS
  • Lepton
  • Zephyr

适用于物联网的流行商业 RTOS
一些最流行的物联网商业 RTOS 包括:

你的实时操作系统
微软 Azure (ThreadX)
QNX
VxWorks
SafeRTOS(商业 FreeRTOS)
斯基普塔
RTX
雷克斯操作系统
派克操作系统
核实时操作系统
中微子