中兴事件让我们悲愤,这个赛道却给我们带来一线亮光 | 智慧产品圈

2018-04-27
标签 芯片 IC

  编者按

  中兴事件,使得芯片产业第一次得到如此广泛的关注,在正视差距、弥补差距的同时,我们也应该看到,除了硬件层面的芯片之外,整个电子信息产业还缺乏另一个镇国重器,即软件层面的操作系统。

  芯片与操作系统从来都是孪生兄弟,形成了产业生态的“战略核武器”。在PC、互联网时代,我们受制于和Intel联盟的Windows一统江湖;在手机、移动互联网时代,我们同样受制于Android和IOS的二分天下。

  在即将到来的物联网时代,我们有机会发展出自己的物联网操作系统(IoTOS),并以此为基础,推动国产物联网芯片产业的繁荣。这篇文章也确实让我们看到了一线希望。

  物联网时代的操作系统“前世今生”

  一纸宣告,中兴从云端跌入谷底,封杀禁令之下,芯片仍可有替代品,但操作系统的限制造成的影响更大。在传统嵌入式时代,设备之间相互孤立,系统和应用都较为简单,操作系统的价值也相对较低。各个厂商采用一个开源的RTOS内核,根据垂直应用领域的不同,构建、开发各自的上层软件,工作量可控,也基本能满足自身、客户和行业的需求。

  逐步迈入物联网时代之后,原有的格局和模式将会被完全打破,联网设备的开发难度也呈几何级数增加,可靠性、长待机、低成本、通讯方式和传输协议、手机兼容性、二次开发、云端对接等都成为必须考虑和解决的问题。基于此,物联网操作系统(IoTOS)的概念应运而生。



  对于企业来说,带有丰富中间层组件和标准API接口的OS平台无疑能大大降低联网终端开发的难度,也能简化对多种云平台的对接,为未来各种IoT服务应用的部署和更新铺平道路。

  此外,由RTOS演化而来的IoTOS,从战略价值和意义角度来看,已经完全与嵌入式时代的RTOS内核不可同日而语。试想,如果未来百亿、千亿级的物联网终端采用国外的IoTOS,一旦出现政治风波,由此产生的安全隐患和风险将不亚于、甚至远超过现在手机领域的Android影响。

  也就是说,拥有我们国人自主的IoTOS平台,对物联网产业的健康发展至关重要,对产业长久的安全和可控至关重要!

  四款嵌入式操作系统角逐物联网时代

  下面我们分别看看知名度较高的几款操作系统的发展情况:

  uC/OS是美国的一款RTOS,发布于1992年。 2001年,北航的邵贝贝教授第一次将它的书籍翻译成了中文,该书出版后就获得了大量好评,当该书遇上“嵌入式系统开发”风口,大量的高校学生开始学习嵌入式系统,将本书籍作为学习嵌入式操作系统的入门书籍,并将学习的内容带入各类项目和产品后,它的特点才渐渐崭露头角。在2010年以前,uC/OS一直是国内大多企业选择RTOS的首选。

  按照这样的势头,uC/OS 在中国理应横扫市场,但它给自己埋了个大坑——“虽然开源,但在商业产品上并不免费”。随着Arm Cortex M架构系列芯片的兴起,这个大坑直接导致它在2016年被Silicon Labs公司收购,并促进了FreeRTOS的发展。

  FreeRTOS 诞生于2003年,按照开源、免费的策略发布,可用于任何商业和非商业场合。2004年,ARM公司推出第一款基于ARMv7M架构的Cortex-M3 IP核,主打高性价比的MCU市场。2006年,美国德州仪器TI公司推出了第一款基于ARM Cortex-M3的MCU,随后,意法半导体、恩智浦、飞思卡尔、爱特梅尔等欧美厂商相继推出了基于ARM Cortex-M的MCU,出于性价比的考虑,这些厂商都选择了FreeRTOS作为芯片默认搭载的嵌入式操作系统,如果考虑到国内对这些厂家MCU的大量使用,已经隐隐有了当初Intel与Windows结成Wintel联盟的架势,对我国物联网产业的威胁不言而喻。

  RT-Thread 是国内的一款嵌入式操作系统,诞生于2006年,许可证类似FreeRTOS,以开源、免费的方式进行发布。与FreeRTOS和uC/OS不同的是,RT-Thread发布之初包含了网络、文件系统、GUI界面等组件的中间件平台。经过短暂的过渡期,2009年开始支持Cortex M的MCU,获得了大量开发者的认可和支持。2011年后,由于其成熟稳定、组件丰富的特点被广泛应用于工业控制、电力、新能源、高铁、医疗设备、水利、消费电子等行业。

  LiteOS是华为在2015华为网络大会上发布的敏捷网络3.0中的一个轻量级的物联网操作系统,以轻量级、低功耗 、互联互通、安全等关键能力,为开发者提供 “一站式” 完整软件平台,有效降低开发门槛、缩短开发周期。LiteOS 主要应用于智能家居、可穿戴式、车联网、工业互联网等 IoT 领域的智能硬件,同时可与LiteOS生态圈内的硬件互联互通,提高用户体验。


图:四款嵌入式操作系统的技术和生态对比

  从以上的对比表格可以看出,国产OS在技术水平和生态支持上已经完全不逊色于国外的FreeRTOS和uC/OS,在多个方面还比它们有更好的表现。

  国产物联网操作系统大有可为

  自2014年起,国内MCU芯片和无线SoC厂商开始崛起,如兆易创新、乐鑫、Realtek、富瀚微、灵动微等企业也推出了一系列高性价比的芯片。物联网市场的兴起,导致嵌入式操作系统市场产生了新的变化。

  一方面,国内芯片厂商对选择嵌入式操作系统有了自主权;另一方面,物联网的兴起对嵌入式操作系统提出了更高的要求,国外的uC/OS和FreeRTOS作为传统的嵌入式操作系统,仅有一个内核,很难满足对于联网、存储、安全、低功耗等多方面的需求。

  从市场应用上看,uC/OS拥有较多开发者,但市场份额正大幅降低;FreeRTOS由于早期被国外MCU大厂采用,目前的市占率最高;LiteOS被华为设备大量采用,但在第三方设备中还鲜有商用;RT-Thread作为国产嵌入式OS,发展时间最长,已经拥有相当高的装机量,且横跨多个应用领域。

  尽管uC/OS也正在全力进军IoT,但其日渐式微的趋势非常明显,内核和中间层软件都要收费,在国内应该是再难有作为了。FreeRTOS拥有最好的生态基础,开发者数量多,市占率最高,但绝大多数企业只是使用了它的一个内核,这意味着它的生态基础极为不牢靠。

  华为有意把LiteOS打造成主流的IoTOS,且投入了较多的资源给予推广和支持。但是推出后两年多,也仅仅开源了内核和极少数组件,得到的芯片厂商支持也比较少,不免让人对LiteOS的前途有些许担心。希望华为能加大研发和软件开放力度,给予开发者和合作伙伴更多的信心。

  RT-Thread在国内也拥有较好的生态基础和一定开发者拥趸。其成熟、高可扩展性、中间组件丰富易用的特点极大满足了如今的市场需求,且一直定位于全软件平台,是一款较为完整、优质的IoTOS。凭借其品牌知名度以及本地化优势,已成为角逐未来主流IoTOS的有力竞争者之一。

  国产物联网芯片的逐渐崛起,产业链持续增强的优势,都为国产IoTOS的成功提供了良好的机遇和土壤。我们祝愿,国内厂商能耐住寂寞、踏实前行、勇于创新、相互提携,实现物联网时代自主IoTOS的梦想,PC和移动互联网时代我们在操作系统上受制于人的局面不再上演。

  为了更好的交流探讨国产芯片产业在物联网时代的“弯道超车”战略,深圳市智慧家庭协会联合思锐达传媒将在2018智慧家庭博览会同期举办“物联网嵌入式技术生态高峰论坛”,共同切磋:

  中兴事件敲响警钟,中国设备制造企业如何回避风险?

  在市场耕耘多年的“中国芯”如何在物联网时代弯道超车?

  经年“中国制造”带来哪些中国原创嵌入式算法优势积累?

  如何打造中国人自己的“IP-嵌入式系统-MCU-算法-传感器-通讯-云平台/大数据”技术生态?

2018年5月18日

智慧家庭:物联网嵌入式技术生态高峰论坛

解读中国芯的物联网生态崛起!



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  议程如下:



  也可点击“智慧家庭:物联网嵌入式技术生态高峰论坛”进入报名通道。

  

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