开源嵌入式操作系统助力创新发展，国产装备自主可控需求旺盛！

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嵌入式操作系统历史悠久，门类多样，用途广泛，不仅包括嵌入式实时多任务操作系统（RTOS）、开源Linux、机器人和路由器操作系统，还包括新的物联网操作系统，以及边缘计算操作系统平台。笔者认为，只要是中国人自己开发的，中国人参与维护的开源项目，都是广义上的“国产嵌入式操作系统”。系统开发进入快车道。

国内物联网操作系统颇具影响力

瑞思德电子科技有限公司这个名字大家不是很熟悉，但是他们的产品RT-Thread在物联网和嵌入式开发者心目中是一款非常不错的开源软件。RT-Thread是目前国内合作和支持的芯片和众多厂商，社区开发者活跃、组件丰富、应用领域广泛的国产物联网操作系统。在 2017 年之前，RT-Thread 还是一个传统的嵌入式操作系统。经过近两年的发展，RT-Thread在缩短产品开发周期、加快设备与云端的连接、提升设备软件质量等方面做了大量工作。取得了显著成绩。

华为 LiteOS 是物联网领域另一款颇具影响力的嵌入式操作系统。当今知名的华为可穿戴产品，如华为WatchGT，在2015年就开始使用LiteOS，超低功耗和超小体积的要求，让LiteOS有了成熟的机会。到2017年，开源物联网操作系统正式上线。LiteOS 已初具规模，并迅速在 NB-IoT 领域站稳脚跟。是OPEN CPU的NB-IOT芯片和模组方案，还有LiteOS的身影。在HDC 2019大会上，在鸿蒙OS目前的架构中，LiteOS也是其内核之一（Linux、鸿蒙和LiteOS）。随着鸿蒙的出现，LiteOS在未来仍是一个谜，但其在IoT设备上的独特品质，必将融入华为操作系统的布局中。

开源嵌入式操作系统助力创新发展

Zephyr是Intel、Synopsys、NXP等公司于2016年发起的开源实时操作系统平台项目，现由Linux基金会管理。该项目旨在联合整个行业的领导者，为小型资源受限设备构建可扩展的嵌入式实时操作系统。Zephyr虽然历史比较短，但是起点很高。它是对赞助公司和组织多年来的经验和教训的总结。原始代码来自风河，风河的vxwork RTOS在工业和航天领域极具影响力。虽然 Zephyr 只有 3 年的历史，但与 FreeRTOS 和 Contiki 等开源 RTOS 相比，Zephyr 相对完整，中间件丰富。在安全性设计方面，Zephyr 有深思熟虑。在代码规范中，Zephyr 使用 MISRA C；在功能安全认证中硬件开发转嵌入式开发难吗，Zephyr选择IEC61508。这些功能在开源嵌入式操作系统中没有其他项目。Zephyr 拥有一个充满活力的国际开发社区，在物联网操作系统中与 ARM Mbed OS、nuttX 和 RIOT 相比非常活跃。虽然Zephyr目前在国内的关注度较低，但其技术产品开发思路值得国内同行借鉴。IoT 操作系统中的 nuttX 和 RIOT。虽然Zephyr目前在国内的关注度较低，但其技术产品开发思路值得国内同行借鉴。IoT 操作系统中的 nuttX 和 RIOT。虽然Zephyr目前在国内的关注度较低，但其技术产品开发思路值得国内同行借鉴。

自主可控，安全第一

国产嵌入式操作系统发展的一个重要方向是为航空航天、工业设备和轨道交通、通信设备和汽车电子等领域打造自主可控的操作系统。装备和国防系统的嵌入式操作系统在可靠性、环境适应性、电磁兼容和实时控制等方面都有自己的一套要求。华为在嵌入式操作系统方面起步比较早。目前已开发出基于开源Linux的高可靠、高安全、高实时性的操作系统，覆盖了公司通讯产品中的各项业务。华为RTOS面向5G物联网时代，特别强调操作系统安全，

上海华远创新研发的瑞华高安全嵌入式操作系统（ReWorks Cert）符合功能安全标准IEC 61508 SIL/SC3（通用）和EN 50128 SW SIL4（轨道交通）。认证公司认证的嵌入式实时操作系统。目前，ReWorks Cert已成功应用于轨道交通信号领域领先企业卡斯柯信号有限公司的安全计算机平台硬件开发转嵌入式开发难吗，并顺利通过了EN 50126 SIL4认证。ReWorks Cert有望在城市轨道交通领域大规模应用。

技术开发、标准试点

嵌入式操作系统的发展离不开相关国家标准的制定。中国电子标准化研究院物联网中心正在启动物联网操作系统国家标准体系制定的前期研究工作。物联网操作系统的应用领域比较广泛，包括智慧城市、智能家居、交通、智能电网等场景。物联网操作系统标准的制定需要产业界和学术界对物联网标准化的支持和帮助。贡献。物联网操作系统标准的制定对于物联网产业的生态建设将更加重要。

嵌入式操作系统发展新趋势

物联网安全要求嵌入式操作系统通过安全认证，如医疗电子IEC 60601/62304、汽车电子ISO 26262、航空电子DO-178B/C和核电IEC 61513。操作系统 QNX、Vxwork、Integrity 和 SafeRTOS 在安全认证方面相对较早。Thread-X、uC/OS 和 embOS 在过去两年也迎头赶上。开源的 Zephery 正在做认证工作，将成为第一家通过安全认证的公司。经认证的开源嵌入式操作系统。如前所述，上海瑞华的RTOS已成功应用于轨道交通信号领域领先企业卡斯柯信号股份有限公司的安全认证计算机平台，

嵌入式操作系统的虚拟化已经存在了很长时间。几乎所有大型 RTOS 公司都有自己的 Hypervisor，例如 ENEA 和 Wind River，但 Hypervisor 存在性能低下和缺乏统一设备驱动程序的问题。随着容器技术在服务器和云计算中的成功应用，容器技术被证明具有应用级的安全性，因此轻量级容器技术引起了物联网和嵌入式系统的关注。目前基于Linux的轻量级容器技术研究进展比较大，比如Canonical的Ubuntu Core及其面向物联网和边缘计算平台的类Docker Snap包包管理软件，以及ResinOS（现更名为BalenaOS），支持物联网的容器技术）。IoT 设备使用大量 MCU，无法运行 Linux。亿辉信息、华为等企业推出了轻量级安全容器技术，即基于其RTOS实现容器技术，满足了物联网时代安全、实时、快速部署和管理的要求. 新的要求。

嵌入式操作系统的内核持续开花，基于宏内核的RTOS仍占多数。微内核技术在商业 RTOS 中的应用可以追溯到 1990 年代初期。例如，VRTXsa 在市场上仍然很活跃。代表产品是QNX。由于实时性能等因素，微内核技术很少用在代码有限的MCU上。例如 uc/OS、FreeRTOS 和 RT-Thread 都是宏内核技术。如何在 MCU 中享受大型 OS 的一些特性，同时保留 RTOS 在尺寸和实时性能方面的优势？AliOS Things 在 ARM 架构的 Cortex M 和 A 处理器上进行了有益的尝试，实现了安全性、多应用、核心可靠性和动态低流量升级等技术特性。

AIOT应用为传统操作系统提出了新的课题，如可扩展的内核技术、功能安全和信息安全、对边缘计算架构的支持、应用软件的便捷部署和管理等。Android、开源Linux等传统移动操作系统无法满足功能安全认证和实时性强的需求，传统的基于宏内核的RTOS无法满足系统扩展、维护和应用便利的需求。操作系统和泛物联网操作系统技术正在探索和研究中。例如，无人驾驶汽车上的操作系统正在引起工业界和学术界的关注。

结束语

可以预见，嵌入式操作系统和物联网操作系统将朝着大型、复杂和可配置、更小、更安全、更硬两个方向发展，以适应物联网时代计算架构和应用软件平台发展的新要求。物与人工智能。嵌入式软件在1980年代经历了微处理器和硬件设计的主导地位，软件在系统中的比例很低；1990年代出现了商用RTOS，解决了一些软件复杂性问题；2000年后，开源软件被广泛采用，开发方式发生巨大变化；物联网架构和应用推动2010年后分布式实时软件回归；预计到2020年“软件定义硬件”

作者：何晓青，知名嵌入式系统专家，长期从事嵌入式和物联网技术、产业和教育工作。纸。

【结尾】

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