物联网大致可分为感知层、网络层、设备管理层、应用层等四个层次。其中最能体现物联网特征的，就是物联网的感知层。感知层由各种各样的传感器、协议转换网关、通信网关、智能终端等终端设备组成。这些终端大部分都是具备计算能力的微型计算机。运行在这些终端上最重要的系统软件就是所谓的物联网操作系统。对于物联网发展而言，“碎片化”是主要的问题，其中芯片、传感器、通信协议、应用场景千差万别。比如无线通信标准，有Wi-Fi、BLE、ZigBee、NFC、Thread、NB-IoT、LoRa、Sigfox、Gprs、4G等。很明显，技术方案不统一，体系结构不一致，阻碍了物联网的发展，也局限了物联网的互联互通。但从已有产品和宣传信息来看，其基本的技术特征已初显端倪。概括来讲，物联网操作系统应具有以下技术特征:

 

　　1、跨硬件平台

 

　　物联网应用最重要的是必须跨硬件平台运行，即编写的物联网应用程序，能够在多种不同的目标硬件设备上运行，而不用重新修改甚至编译应用程序。如果开发语言不是跨硬件平台的，只针对一种硬件平台开发，当面对硬件配置各不相同和物联网设备的千差万别时，就需要针对不同的CPU类型，不同的硬件配置，分别进行开发和部署，这显然是无法满足物联网硬件碎片化特征的需要。由于物联网设备硬件配置千差万别，硬件与软件不匹配则导致的错误会大大增加。而采用跨硬件平台开发语言的好处，就是可以限制错误范围，不会因为应用程序层面的错误，而导致整个系统崩溃。安卓系统就是采用去跨硬件平台的构架，才能够在不同硬件配置的手机上运行相同的应用程序，大大降低了应用程序的开发工作量。

 

　　2、面向对象机制

 

　　所谓的面向对象，就是在编程的时候尽可能去模拟真实的现实世界，按照现实世界中的逻辑去处理问题，分析问题，更容易解决大型的复杂的业务逻辑。在物联网领域，面向对象编程方法，可以让程序员以更接近现实世界的方式来理解应用场景，建立程序开发模型，把每个物体都可以抽象为程序开发领域的一个对象，通过不同对象之间的消息交互，可以快速完成复杂的应用系统开发，同时也可以简化开发维护过程，降低开发成本，加快开发速度。相比传统的模块化编程，面向对象编程更适合物联网应用开发，也更具有价值。

 

　　3、高效的开发方式

 

　　C和C++都更接近底层设计，当你在需要对硬件进行非常精细的监测和控制时，他们都是很好的选择，但这也意味着所写出的代码移植性比较差。而Java是一种面向对象的开发语言，拥有非常好的移植性，编译器中几乎不存在任何硬件依赖性。为了实现对特定硬件部分的精准控制，Java需要借助硬件所支持的库并从中调用通用代码。从经济角度上看，Java是一门非常强大的语言，对Java代码的一次投入可以在多个不同的平台收获果实。Java同时也是当前人气最高的主流编程语言之一，被应用于成千上万计算机科学与电子工程技术项目当中。因此懂得Java的人才可以从市场上轻松找到。

 

　　4、开发组件丰富

 

　　物联网操作系统因为是对物应用场景的感知和控制，感知的方式千差万别，应用场景各不相同，同时哪怕最简单的物联网设备也要具无线和有线的联网功能，网络通信协议的多样性，云端接入的复杂性，都要求物联网操作系统具备丰富组件支持，把常用的传感器和联网协议和云接入方案，全部按照组件的形式开放出来，使用者不需要关心太多的物理层功能，专心进行业务逻辑处理，加快物联网产品上市速度。

 

　　5、占用极低的硬件资源

 

　　物联网是一个数以千亿计设备总量的市场，他的特点就是品种多，数量多，对硬件成本要求苛刻，这就要求物联网操作系统运行的硬件平台不能太高，要平衡开发效率和硬件成本的关系。

 

　　物联网碎片化特点必将导致物联网操作系统的多样性。短时间内，很难形成像智能手机中Android和ios两家独占市场的局面，以下简单介绍几款物联网操作系统。

 

　　1. AliOS Things

 

　　面向IoT领域的轻量级物联网嵌入式操作系统，搭建云端一体化IoT基础设备。　基于Linux平台，提供MCU虚拟化环境，开发者直接在Linux平台上开发硬件无关的IoT应用和软件库，使用GDB/Valgrind/SystemTap等PC平台工具诊断开发问题。

 

　　2. Andorid Things

 

　　作为 Andorid 系统的一个分支版本，类似于可穿戴和智能手表用的Andorid Wear。使用一种名为 Weave的通信协议，实现设备与云端相连，并且与谷歌助手等服务交互，面向所有Java开发者。该操作系统能够支持一系列物联网设备的计算平台，其中包括英特尔Edison 平台，NXP公司的Pico平台，以及“黑莓派3”。

 

　　3. RUFF

 

　　采用JavaScript语言，专为硬件开发而设计，兼容多个平台的运行环境，不仅支持嵌入式Linux，还支持MCU单片机领域等。拥有大量的开发API接口,也能在Rapsberry Pi等常见开发板上运行。

 

　　4. mbed OS

 

　　由ARM开发，专门为运行ARM处理器的物联网设备而设计。包含了C++应用程序网络，公司也提供其他开发工具和相关的设备服务器。默认情况下，mbed OS是事件驱动的单线程架构，而非多线程(实时操作系统)环境。

 

　　5. 钛极OS

 

　　该系统基于Java语言进行嵌入式开发，将Java虚拟机移植到低资源MCU芯片中，由内核掌管底层硬件资源，实现软硬件分离，伸缩性非常强，可以在编译时，裁剪掉不需要的模块，来匹配低端硬件的需求。不仅可以更好的扩大物联网应用程序的运行范围，而且能够降低开发效率和开发难度，快速推动物联网生态圈发展。

 

　　从技术层面看，物联网操作系统仍处在研发阶段，至今尚无一个比较完善的可商业应用的物联网标准操作系统，物联网时代最大的问题之一就在于沟通，不同设备之间不同标准的沟通、软件与硬件的沟通。而采用Java来开发智能硬件的钛极OS实现了这种沟通的可行性，并保证了沟通的实效性和高效化。全球又有大量的Java开发者，根据Oracle和ARM估计，全球大约有45万的嵌入式软件工程师，而IT业约有900万的Java开发人员。这无疑是给物联网行业带来了巨大的增长潜力。