▌微控制器和处理器

 

　　微控制器 - 微控制器英文写法是 Microcontroller Unit，简写为MCU。微控制器是将计算机运行所需要的一些资源（如ROM、RAM、I/O、定时器、ADC、DAC等）集成到了一个芯片上，可称之为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），俗称为单片机。因软件存放在微控制器的存储器中，与硬件紧密配合使用，又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit，EMCU)。

 

　　处理器 - 处理器又称为中央处理器（CPU，Central Processing Unit），处理器一般需要依赖外部的硬盘或存储介质进行运行，系统资源丰富、复杂。是计算机、电脑、平板和手机等的核心

 

　　根据处理性能的不同，运行的操作系统也有所不同。微控制器多运行实时操作系统（RTOS），对任务时间性要求比较高。处理器多运行Windows、Linux、Android、iOS等操作系统，对任务处理能力要求比较高。

 

　　▌物联网操作系统

 

　　一般地，对实时性控制要求比较高的应用MCU用不到RTOS，如电机控制等。而随着物连接到网络的发展，对通信协议有了新的需求，RTOS就可以比较好地对通信进行管理。物联网操作系统没有严格的定义，可以将物联网操作系统特性，简单地概况如下：

 

　　● 连接 - 互联互通、互操作性

 

　　● 安全 - 设备安全、通信安全、数据安全

 

　　● 能效 - 设备能耗管理

 

　　● 通信 - 支持通信协议，如低功耗蓝牙、以太网、Thread、 Wi-Fi、Zigbee、6LoWPAN、LPWAN（LoRa、NB-IoT…）等等

 

　　● 标准 - 开放标准，开放的标准有利于设备的互联互通

 

　　▌基于微控制器的操作系统

 

　　ARM mbed OS - ARM公司专为物联网 (IoT) 中的“物体”设计的开源嵌入式操作系统，主要支持ARM Cortex-M微控制器

 

　　FreeRTOS - 非常流行的嵌入式操作系统，支持多种微控制器

 

　　Contiki OS - Contiki是一个开源的物联网操作系统。 Contiki将小型低成本、低功耗微控制器连接到互联网。Contiki是构建复杂无线系统的强大工具箱。

 

　　LiteOS - 类UNIX操作系统,多用于无线传感网络

 

　　RIOT, 物联网友好的操作系统。RIOT实现了所有物联网相关的开放标准，支持连接、安全、耐用和隐私。

 

　　TinyOS - 适用于低功耗无线设备，用于无线传感器网络

 

　　Huawei LiteOS - 华为公司的操作系统。Huawei LiteOS是轻量级的开源物联网操作系统、智能硬件使能平台，可广泛应用于智能家居、穿戴式、车联网、制造业等领域，使物联网终端开发更简单、互联更加容易、业务更加智能、体验更加顺畅、数据更加安全。

 

　　μTenux - 基于ARM Cortex M0-M4的开源物联网嵌入式操作系统。内核源于T-kernel。

 

　　RT-Thread - 中国的开源嵌入式实时操作系统

 

　　ChibiOS/RT, 提供了一个嵌入式应用的完整开发环境(RTOS、HAL、外设驱动、支持文件和工具)

 

　　Micrium uCOS - 免费商业化应用需授权，2016年为Slicon Labs收购

 

　　Unison - Unison RTOS是面向IoT和M2M通信嵌入式应用的实时操作系统

 

　　Zephyr - Zephyr项目是一个可扩展的实时操作系统（RTOS），支持多种硬件架构，针对资源有限的设备进行了优化，并以安全性为基础构建。由Linux基金会托管。

 

　　eCos - eCos是面向嵌入式应用的免费开源实时操作系统。高度可配置性使得eCos能够根据精确的应用需求进行定制，提供最佳的运行时性能和优化的硬件资源占用。

 

　　TI-RTOS Kernel - TI公司的RTOS

 

　　NXP MQX - NXP(原Freescale公司）的RTOS

 

　　...

 

　　▌基于处理器的操作系统

 

　　Android Things - Google物联网操作系统

 

　　Windows 10 IoT - 微软物联网操作系统

 

　　SylixOS - 是一款嵌入式硬实时操作系统

 

　　Linux - 开源的操作系统

 

　　...

 

　　▌小结

 

　　微控制器性能的发展越来越高，从8位机已发展到了32位机，基于高性能ARM Cortex-M7内核的MCU产品（如STM32H7）频率业已达到了400MHz；处理器也从功能强大而全向小型化发展，如可穿戴等产品，成本也越来越低。微控制器和处理器相向地发展促进了产品智能化和网络化的发展。

 

　　操作系统在物联网应用中前景广阔，下面是两家调研机构对物联网市场的预测，使用物联网操作系统的物联网设备将会越来越多。

 

　　据市场研究公司Gartner预测，2017年全球物联网设备数量将达到84亿——比2016年的64亿增长31%，而全球人口数量为75亿。2020年物联网设备数量将达到204亿。

 

　　调研机构Berg Insight，2016年全球蜂巢式物联网装置出货量为1.56亿台，采用其他低功耗广域(LPWA)通讯技术的非蜂巢式物联网装置出货量为1,350万台，仅占整体物联网装置总出货量的8%。其中基于IEEE 802.15.4广域网(WAN)技术的物联网装置出货量为800万台；采用LoRa联盟发展的长距离低功耗广域网技术的物联网装置出货量为400万台；法国业者Sigfox开发的Sigfox通讯技术装置为150万台。

 

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