導語

在前面介紹物聯網終端裝置的文章中，我們已經簡單地介紹了物聯網作業系統。物聯網作業系統的種類非常多，不過其中有很大一部分是基於Linux系統改造的，還有一些系統是商業公司或開源組織開發的，當然微軟公司也開發了一系列面向嵌入式應用的作業系統。

出於成本或者定製化的需求，開發者往往更青睞開源的物聯網作業系統。開源系統可以大致分為兩大類：

• 一類是基於Linux系統改造的物聯網OS，如uCLinux、谷歌的Brillo、華為的Lite OS等；

• 一類是非Linux類物聯網OS，由開源社群或商業公司按照某種開源許可獨立設計實現，如uCOS、FreeRTOS、mbed等。

篇幅有限，本文重點介紹一下非Linux類的物聯網OS，這類系統通常是比較輕量級的實時作業系統，更適合應用於儲存效能有限的MCU。

FreeRTOS

FreeRTOS（www.freertos.org）是一個迷你的實時作業系統核心，但麻雀雖小，五臟俱全，包括了任務管理、時間管理、訊號量、訊息佇列、記憶體管理、記錄功能、軟體定時器、協程等作業系統的基本功能。

FreeRTOS創始人是Richard Barry，最初他設計這個系統的初衷，就是出於自身為工作專案中尋找RTOS的過程很痛苦。商業系統很貴，開源系統也缺乏好的文件支援。

相對μC/OS-II、embOS等商業作業系統，FreeRTOS作業系統是完全免費的作業系統，原始碼公開、可移植、可裁減，可移植到各種微控制器上執行，在嵌入式系統尤其是實時作業系統方面應用者眾多，比如著名的智慧手錶Pebble就是用了FreeRTOS。

μC/OS-II

μC/OS-II 是一種基於優先順序的搶佔式多工實時作業系統，包含了實時核心、任務管理、時間管理、任務間通訊同步（訊號量，郵箱，訊息 佇列）和記憶體管理等功能。

μC/OS-II絕大部分的程式碼是用ANSII的C語言編寫的，包含一小部分彙編程式碼，使之可供不同架構的微處理器使用。μC/OS-II經過了非常嚴格的測試，甚至都已經運用到美國航空管理局的飛行器上。

μC/OS-II由Micrium公司以原始碼的形式釋出，但並不意味著它是免費軟體。可以將其用於教學和私下研究（peaceful research）；但是如果將其用於商業用途，那麼必須通過Micrium獲得商用許可。

mbed

mbed SDK 體系及目錄結構

mBed（mbed.org）是ARM公司官方提供的一套用於快速開發ARM架構微控制器應用原型的工具集，包括免費的軟體庫（SDK），硬體設計參考（HDK）和基於Web的線上編譯環境（mBed Compiler）三部分。

由於mBed的程式碼和大部分硬體設計都是以開源（permissive Apache 2.0 licence）的方式提供的，再加上它面向的ARM系列微控制器具有較高的價效比和廣泛的應用基礎，所以mBed在世界範圍內已經吸引了大量的電子產品開發者，其產業生態鏈已經初級規模。

MiCO

MICO系統架構

2014年7月，MiCO號稱是中國首款物聯網作業系統，由上海慶科（MXCHIP）釋出。根據官方解釋，MiCO的意思是Micro-controller based Internet Connectivity Operating system，是基於微控制器（MCU）的網際網路接入作業系統，這個解釋其實和物聯網作業系統的意思一回事。

MiCO本身包括：介面，框架，核心功能和非核心功能四部分。開發者可以在各種微控制器平臺上，基於MiCO來設計接入網際網路的創新智慧產品。

慶科與阿里有合作關係，阿里雲的物聯網套件的C-SDK，也有MiCO系統的版本。關於MiCO的更多資訊，可以去MiCO開發者論壇（mico.io）瞭解。

Mynewt

Mynewt（mynewt.apache.org）是Apache軟體基金會（ASF: Apache Software Foundation）發起的一個開源專案，專注於物聯網應用的實時作業系統。Mynewt的最大特色是包括了低功耗藍芽（BLE4.2）無線傳輸協議棧NimBLE。

Mynewt支援豐富的實時作業系統特徵，可以在不同的硬體平臺上執行，包括ARM Cortex M0-M4微控制器，以及基於MIPS和RISC-V架構的處理器。

Contiki

Contiki （www.contiki-os.org）是一個適用於有記憶體的嵌入式系統的開源的、高可移植的、支援網路的多工作業系統。包括一個多工核心、TCP/IP 堆疊、程式集以及低能耗的無線通訊堆疊。

Contiki起源於瑞典的大學，基礎核心以及大部分的核心功能是Swedish Institute of Computer Science的Adam Dunkels開發的。

Contiki 採用 C 語言開發的非常小型的嵌入式作業系統，執行只需要幾K的記憶體。Contiki都很受學術機構以及高校的科研人員青睞，常用於無線感測器網路（WSN：Wireless Sensor Network）的研究專案中。

NuttX

Nuttx（www.nuttx.org） 是一個實時嵌入式作業系統，它很小巧，在微控制器環境中使用，可用於8位到32位系統。

NuttX的特色在於完全符合POSIX API標準，完全實時，並完全開放。目前常用於無人機的飛控系統中。

RIOT OS

RIOT（riot-os.org）的目標是在物聯網領域起到Linux在網際網路領域那樣的影響力。RIOT是一個開源、免費的作業系統。支援8位到32位的微控制器，可以執行在大多數低功耗物聯網裝置上。在GitHub（github.com/RIOT-OS）上可以找到RIOT的原始碼。

TinyOS

Tiny OS是UC Berkeley（加州大學伯克利分校）開發的開放原始碼作業系統，專為嵌入式無線感測網路設計。與Contiki類似，Tiny OS同樣來自於高校，由於其文件非常完善，其受歡迎程度甚至超過Contiki，不過國內使用者不多。

作業系統基於元件（component-based）的架構使得快速更新成為可能，同時又減小了受感測網路儲存器限制的程式碼尺寸。Tiny OS只需要幾KB的記憶體空間和幾十KB的編碼空間。

Zephyr

Zephyr儘管是由 Linux 基金會託管的開源專案, 但 Zephyr 是一款完全獨立的作業系統, 並未採用 Linux 程式碼。

Zephyr微核心能執行在只有10KB RAM的32位微控制器上，相比之下基於Linux的微控制器專案uClinux需要200KB RAM。

結語

除了上面列出來的作業系統，其實還有更多沒有列出來的。就連谷歌也沒閒著，正在祕密開發一個完全獨立於Android的新系統，叫做Fuchsia（燈籠海棠），據說這個系統有可能採用iOS策略，走封閉路線。難道谷歌被安卓碎片化問題傷心了？

物聯網作業系統要比PC OS以及移動OS體量小，開發起來門檻也沒那麼高，很多很小的系統都可以作為商用，所以對於物聯網產品設計者來說還是有很多選擇的。