RT-Thread 3.0 驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展

作者/鄒誠 睿賽德電子科技 COO

　　*本文源于“嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會主題討論會(總第22次)——物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展前景研討會”上作者的報告。該會議主辦方：嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會，時間：2017年11月12日，地點：北京航空航天大學(xué)。

　　我們先來看一下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)所處的一個行業(yè)背景。三年前，整個無線SoC、MCU芯片供應(yīng)，基本上都由國外廠商所壟斷，如高通、ST、恩智浦等;但是未來，像樂鑫、GD這樣的國產(chǎn)芯片廠商將會逐漸增多，迅速崛起，成為中國市場的主要玩家。其次，業(yè)界都有一個共識，中國將主導(dǎo)全球物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，不僅在規(guī)模數(shù)量上，也包括研發(fā)生產(chǎn)、商業(yè)模式創(chuàng)新等各個方面，因為中國有很強的制造和供應(yīng)鏈優(yōu)勢，中國有很好的創(chuàng)新能力，中國有最大規(guī)模的潛在市場。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入一個高速發(fā)展階段，但是，一款高質(zhì)量的、有較好生態(tài)基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)卻始終沒有出現(xiàn)，這一定程度上阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。市面上用的比較多的是FreeRTOS、uc/OS這樣的純實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，企業(yè)各自開發(fā)自己的上層軟件組件。當(dāng)然最近幾年，行業(yè)看到了物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的入口價值，紛紛推出平臺級的IoT OS。我們RT-Thread，有比較好的生態(tài)基礎(chǔ)和產(chǎn)品、技術(shù)上的優(yōu)勢，但是我們真正強調(diào)IoT OS概念，從戰(zhàn)略上去重視它，全面執(zhí)行我們的戰(zhàn)略，也就是從半年前才開始的。

　　RT-Thread誕生于2006年，熊譜翔，睿賽德公司的創(chuàng)始人，源于他對實時操作系統(tǒng)的極度熱愛及他的天賦，開始一行一行代碼地編寫內(nèi)核及上面的軟件組件，包括虛擬文件系統(tǒng)、GUI圖形庫和控制臺調(diào)試工具等等，例如，我們于2009年就完成了對LwIP的移植和優(yōu)化。一點一滴、日積月累，才有了我們今天高度可靠的RT-Thread 3.0 IoT OS。十一年間，我們積累了一個相當(dāng)不錯的軟件生態(tài)：RT-Thread支持市面所有的主流編譯工具，如IAR、GCC、Keil等;在跨平臺方面，我們幾乎商用支持所有主流的MCU芯片和CPU架構(gòu)，甚至包括很多ARM9、ARM11、A7的單芯片系列。行業(yè)應(yīng)用上，因為RT-Thread的簡單易用和高可靠特點，它被廣泛應(yīng)用于車載、醫(yī)療、新能源、北斗導(dǎo)航、消費電子等眾多行業(yè)。

圖：RT-Thread歷程回顧

　　睿賽德/RT-Thread是如何定位自身的呢? 首先，RT-Thread是完全由國人自主開發(fā)的，從內(nèi)核到上面的中間組件。這樣就保證了它的安全性，可以用于軍工、金融、工業(yè)等高安全性要求的領(lǐng)域;同時我們強調(diào)的是中立，RT-Thread是真正中立的一個系統(tǒng)，我們未來也會堅持這個道路。我們對CPU架構(gòu)中立、對芯片中立、對設(shè)備廠商中立、對不同的IoT平臺也保持中立，我們不會戰(zhàn)略上去偏向于某一家廠商，為他提供排他性的支持、優(yōu)化或綁定。我們只是希望簡簡單單地做好一件事情，就是把RT-Thread做好，把IoT終端的軟件做到最優(yōu);此外，我們有優(yōu)秀的本地技術(shù)團(tuán)隊，在上海張江，目前人數(shù)不多，20人不到，但明年我們會擴展到接近40個人的團(tuán)隊，他們都具有非常豐富的嵌入式操作系統(tǒng)經(jīng)驗和技能，能為本地的合作伙伴提供高效的、及時的本地化技術(shù)支持服務(wù)。

　　通過與多家主流芯片、設(shè)備和IoT云廠商的交流，我們切身感受到，市場對一款高質(zhì)量物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的期盼，它真真正正會帶給產(chǎn)業(yè)好處，能直接促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，我們總結(jié)下來，主要在以下幾個方面：1)降低產(chǎn)品的開發(fā)周期，包括芯片的參考設(shè)計，設(shè)備的方案、產(chǎn)品開發(fā)等;2)提升IoT終端軟件的質(zhì)量，比如說更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、更好的API設(shè)計、更低的內(nèi)存資源占用等等。3)加快端云的對接。如果有一個設(shè)計科學(xué)、相對統(tǒng)一的IoT OS平臺，IoT云與不同終端的對接將會輕松很多。個人認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)終端上的操作系統(tǒng)未來必定會逐漸地收斂，主流的OS不會超過兩家。4)方便應(yīng)用和服務(wù)的部署，這個也是跟平臺的統(tǒng)一性相關(guān)的。目前，還很少有從云端加載應(yīng)用，像在手機上安裝一個應(yīng)用一樣，未來我覺得這也是一個趨勢，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的成熟，未來的應(yīng)用服務(wù)應(yīng)該是可以后期加載的，一個相對統(tǒng)一的平臺，無疑是必須的。

　　以下是我們最新的RT-Thread 3.0 IoT OS的軟件架構(gòu)，它是一個跨平臺的架構(gòu)，支持所有主流的CPU架構(gòu)，包括ARM、MIPS、C-Sky、Xtensa、Andes、RISC-V等。中間層的軟件組件非常齊全，70%以上都是由睿賽德公司的團(tuán)隊自主開發(fā)的，擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。

　　我們的GUI圖形庫叫做Persimmon UI，它可以在實時小系統(tǒng)上實現(xiàn)類安卓的流暢效果，執(zhí)行比如懸浮、旋轉(zhuǎn)、滑屏等操作。在家電和工業(yè)等領(lǐng)域，為了提升用戶體驗，增強交互性，對圖形交互的需求正與日俱增。我們正跟多家芯片廠商合作，集成Persimmon UI，很快會形成整體方案，推向市場。

　　低功耗管理組件，這也是我們的一個特色，它支持各種休眠省電模式，能動態(tài)調(diào)節(jié)運行頻率和電壓，可以做到，上層應(yīng)用無須關(guān)心底層功耗情況，系統(tǒng)自動休眠。FOTA升級，這也是物聯(lián)網(wǎng)所不可或缺的一部分。我們的FOTA最強調(diào)的是安全性，它可以做到固件跟每個設(shè)備綁定，換了設(shè)備，你就無法升級了。另外，在安全加密、簽名、認(rèn)證等方面 都做了很好的安全防護(hù)。 網(wǎng)絡(luò)連接組件，我們強調(diào)的就是全連接，對各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持，包括IPv6、MQTT、CoAP、LWM2M等，且針對我們系統(tǒng)做了很多的優(yōu)化，力求占用資源最少。我們對Cellular蜂窩網(wǎng)絡(luò)這一塊也支持得很好，從2G、4G到NB-IoT和lora。

　　POSIX標(biāo)準(zhǔn)的支持，也是我們的一大特色，RT-Thread應(yīng)該是業(yè)內(nèi)支持的最好的OS之一。3.0版本對Linux應(yīng)用具備了更好的兼容性， 包括對PSE52和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的PSE53的全兼容能力。IP Camera就是一個對POSIX兼容有強烈需求的應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)上，IP Camera系統(tǒng)都是基于Linux，但是我們看到一個很明顯的趨勢，就是消費類IPC，功能相對簡單，完全不需要Linux，嵌入式操作系統(tǒng)可以帶來更快的啟動時間、更少的資源占用和更低的成本，富瀚微、國科微這些主流IPC SoC廠商都選用了RT-Thread，對Linux應(yīng)用良好的兼容性就是原因之一。

　　腳本引擎包，我們已經(jīng)實現(xiàn)了對JavaScript和Python兩種主流輕型腳本的支持，在RT-Thread 3.0上成功運行這兩種引擎。當(dāng)然，未來還有很多優(yōu)化工作要做，包括對Runtime執(zhí)行環(huán)境全面的支持。IoT終端的芯片會越來越強，RAM和flash會越來越大，互聯(lián)網(wǎng)跟物聯(lián)網(wǎng)融合以后，互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員會希望用這種更簡單的語言來開發(fā)，而且它對我們強調(diào)的從云端部署應(yīng)用也會有很大的幫助，長期來看，腳本引擎會逐漸流行起來。

　　高度可伸縮，是我們跟合作伙伴一直強調(diào)的，也是RT-Thread做得很棒的一個特性。科學(xué)的模塊化和松耦合設(shè)計保證了RT-Thread的高度可伸縮特性。廠商借助RT-Thread可以很容易地實現(xiàn)差異化的功能定制，且方便地部署從低到高、系列化的產(chǎn)品方案。在各個級別上，RT-Thread的內(nèi)存資源占用都是有競爭優(yōu)勢的，就拿我們最新發(fā)布的最小版本Nano來說，它完成了RTOS內(nèi)核百分之八十的功能，只需要2.5KB的ROM和1.5KB的RAM，一經(jīng)推出就受到了開發(fā)者的熱烈追捧。3.0版本中我們新加入的ENV工具和包管理工具，使得開發(fā)人員可以簡單地進(jìn)行功能配置和加載第三方軟件包。

圖：高度可伸縮

　　RT-Thread在設(shè)計之初，就一直很重視它的簡單易用性，“玩過”RT-Thread的開發(fā)者，無不對它的易用性贊不絕口。具體體現(xiàn)在它優(yōu)雅的代碼風(fēng)格、模塊化設(shè)計、控制臺Shell調(diào)試工具、全面的編譯工具支持、API的簡明齊全等眾多方面。

　　聊完技術(shù)和產(chǎn)品，我們接下來看看RT-Thread的全新戰(zhàn)略布局。半年前，我們啟動了全新的IOT OS戰(zhàn)略，短短半年時間過去，我們可以說是脫胎換骨，實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。除了知名度和影響力大幅提升以外，我們的“雙輪”驅(qū)動戰(zhàn)略也結(jié)出了累累碩果。合作伙伴方面，我們開啟全產(chǎn)業(yè)鏈的合作策略，從IP廠商、芯片廠商，到IoT云廠商，我們都主動出擊，全力地推進(jìn)合作。迄今為止，我們已經(jīng)簽約超過13家國內(nèi)主流芯片廠商，這些廠商都會采用RT-Thread，將它作為原生的操作系統(tǒng)，與芯片一并推向市場。開發(fā)者社區(qū)，作為RT-Thread的生存土壤，與我們一起走過了11年時間，但之前因為種種原因，我們對社區(qū)的運營重視程度不夠，這里要向RT-Thread的粉絲們表示歉意。但最近半年時間，我們做了大量的工作，來推動社區(qū)的快速發(fā)展壯大。

　　開發(fā)者分布在各個領(lǐng)域，從創(chuàng)客、學(xué)生到整個產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)。我們會通過與重量級合作伙伴合作，如正點原子、政府機構(gòu)等，彌補之前在開發(fā)板、教程、學(xué)習(xí)資料等方面的不足，來快速推進(jìn)RT-Thread在創(chuàng)客和學(xué)生當(dāng)中的影響力。我們已經(jīng)舉辦了一次RT-Thread 3.0發(fā)布會、一次開發(fā)者大會和若干次線下沙龍，都取得了很好的效果和業(yè)界一致的高度評價。 我們的社區(qū)注冊用戶和微信公眾號粉絲數(shù)都在高速增長中。