操作系统课件(第8章 物联网操作系统)

1、徐小龙/WindowsLinuxMac OSOpenStackAndroidLinux物联网操作系统本讲内容1. 物联网基本概念物联网基本概念2. 物联网软件系统物联网软件系统3. 典型典型IoT操作系统操作系统物联网基本概念物联网（物联网（Internet of ThingsInternet of Things，IoTIoT）通过智能感知、识）通过智能感知、识别别技术以及与技术以及与云计算、普适计算、泛在网络的融合应用，云计算、普适计算、泛在网络的融合应用，实现万物互联实现万物互联物联网物联网本质上是本质上是一一个实现全球物品信息实时共享的实物个实现全球物品信息实时共享的实物互联网互联网，广

2、泛应用广泛应用于工业、农业、医疗卫生、环境保护、于工业、农业、医疗卫生、环境保护、防灾救灾、安保与军事等防灾救灾、安保与军事等领域领域物联网基本概念美国提出信息物理系统美国提出信息物理系统CPS研究研究计划计划欧盟欧盟提出嵌入提出嵌入智能与智能与系统系统ARTMEIS研究研究计划计划中国中国提出提出“感知中国感知中国”国家国家战略战略物联网基本概念应用层应用层远程远程监控监控异地异地医疗医疗环境环境监测监测智能智能家居家居资源资源探测探测信息信息检索检索其它其它应用应用处理层处理层云计算云计算边缘边缘计算计算移动移动计算计算其它计算技术其它计算技术传输层传输层无线传感网无线传感网互联网互联网移

3、动网络移动网络局域网局域网广电网络广电网络传感层传感层智能终端智能终端RFID设备设备 传感器节点传感器节点网关设备网关设备移动设备移动设备物联网基本概念无线传感器网络无线传感器网络Internet、卫星、卫星或移动通信网络或移动通信网络等等汇聚节点汇聚节点监测区域监测区域传感器节点传感器节点任务管理中心任务管理中心物联网基本概念无线传感器网络无线传感器网络无线传感网是物联网的重要组成部分无线传感网是物联网的重要组成部分由大量低成本且具有由大量低成本且具有信息感知、数据处理和无线信息感知、数据处理和无线通信能力的传感器通信能力的传感器节点构成节点构成独立于基站或移动路由器等基础通信设施，通过独

4、立于基站或移动路由器等基础通信设施，通过分布式协议自组成网络分布式协议自组成网络物联网基本概念传感器传感器物联网基本概念传感器传感器敏感元件：传感器敏感元件：传感器中能直接中能直接感受环境信息的感受环境信息的组件组件转换元件：将转换元件：将敏感元件感受到的环境信息转换成敏感元件感受到的环境信息转换成适合于传输或测量的电信号组件适合于传输或测量的电信号组件信号转换调理电路：对信号进行调理信号转换调理电路：对信号进行调理与转换、放与转换、放大、运算与大、运算与调制以便显示调制以便显示和参与控制和参与控制物联网基本概念传感器节点传感器节点传感器节点包含传感器，是更为复杂传感器节点包含传感器，是更为复

5、杂的、微型的嵌入式的、微型的嵌入式系统系统具有感知能力，还具备处理能力、存储能力具有感知能力，还具备处理能力、存储能力和通信和通信能力能力，但，但能力较弱，需要电池能力较弱，需要电池供电供电兼顾终端兼顾终端和和路由双重路由双重功能功能，进行本地，进行本地信息信息收集和收集和数据处理，对数据处理，对其它其它节点发节点发来的数据来的数据进行存储、管理和进行存储、管理和融合处理融合处理物联网基本概念传感器节点传感器节点物联网基本概念传感器节点传感器节点物联网基本概念传感器节点传感器节点物联网基本概念传感器节点传感器节点物联网基本概念传感器节点传感器节点物联网操作系统本讲内容1. 物联网基本概念物联网

6、基本概念2. 物联网软件系统物联网软件系统3. 典型典型IoT操作系统操作系统物联网软件系统物联网软件系统操作系统操作系统层主要包含物联网层主要包含物联网操作系统，提供操作系统，提供资资源管理功能、硬件访问接口和任务执行环境源管理功能、硬件访问接口和任务执行环境系统系统服务层包括网络通信协议、能量管理、定服务层包括网络通信协议、能量管理、定位与定时功能等位与定时功能等，为，为应用提供所需的系统服务应用提供所需的系统服务应用层应用层实现对来自多个实现对来自多个设备节点设备节点的数据融合以的数据融合以及面向特定应用任务提供所需的功能及面向特定应用任务提供所需的功能物联网软件系统 IoT操作系统操作

7、系统物联网系统中物联网系统中存在异构存在异构计算计算节点节点, ,设备设备类型多种多类型多种多样，计算、存储、通信、续航能力各不相同，面样，计算、存储、通信、续航能力各不相同，面向的应用领域也差异极大向的应用领域也差异极大物联网操作系统作为物联网操作系统作为基础软件基础软件平台，必须平台，必须能适应能适应复杂复杂的硬件环境，才能管理好各种资源的硬件环境，才能管理好各种资源，为，为各种各种层出不穷层出不穷的物的物联网应用的开发和运行提供支撑联网应用的开发和运行提供支撑物联网软件系统 IoT操作系统操作系统微微内核内核设计：减少设计：减少内核代码量，充分模块化，增内核代码量，充分模块化，增强内核可

8、裁剪性、可靠性和可移植性，以适应异强内核可裁剪性、可靠性和可移植性，以适应异构的硬件平台，特别适配性能受限的嵌入式构的硬件平台，特别适配性能受限的嵌入式设备设备系统系统实时性实时性强：很多强：很多物联网应用要求系统具备实物联网应用要求系统具备实时性，时性，包括中断包括中断响应实时响应实时性、任务性、任务调度实时调度实时性性物联网软件系统 IoT操作系统操作系统功能功能扩展性扩展性强：统一强：统一定义接口和规范，定义接口和规范，方便系统方便系统增加新功能增加新功能、提供新的硬件、提供新的硬件支持，采用支持，采用灵活设备灵活设备管理策略，方便动态加载设备驱动程序等管理策略，方便动态加载设备驱动程序

9、等模块模块高安全可靠性：很多物联网应用系统要求系统足高安全可靠性：很多物联网应用系统要求系统足够安全、可靠，能够容忍系统异常、故障，抵御够安全、可靠，能够容忍系统异常、故障，抵御各类恶意攻击各类恶意攻击物联网软件系统 IoT操作系统操作系统绿色绿色高高能效：物能效：物联网联网系统消耗大量能源，设备需系统消耗大量能源，设备需要具备较强的要具备较强的电源续航能力电源续航能力，需要系统对能源有，需要系统对能源有效管理，最大限度效管理，最大限度降低能耗，提升降低能耗，提升能效能效远程远程监控监控配置：物配置：物联网联网系统需要远程对设备系统需要远程对设备、节节点进行点进行性能监控、参数配置、功能开关、

10、系统升性能监控、参数配置、功能开关、系统升级和故障诊断级和故障诊断等等物联网软件系统 IoT操作系统操作系统丰富丰富网络协议网络协议栈：支持栈：支持完善的丰富网络通信协议完善的丰富网络通信协议栈栈，实现，实现XMLXML标准化数据格式标准化数据格式解析，支持解析，支持不同协议不同协议间的相互间的相互转换转换多模态多模态用户用户界面：支持界面：支持语音、手势、文本、触摸语音、手势、文本、触摸等多模态方式完成用户和设备的等多模态方式完成用户和设备的交互交互，提升提升交互交互的效率，缩短响应的的效率，缩短响应的时间时间物联网软件系统 IoT操作系统操作系统丰富丰富开发开发接口：提供接口：提供完善的开

11、发接口和便捷成熟完善的开发接口和便捷成熟的开发工具，支持多种编程语言，的开发工具，支持多种编程语言，实现多实现多语言多语言多设备编译，方便第三方开发人员快速开发出所需设备编译，方便第三方开发人员快速开发出所需的应用系统的应用系统，实现，实现迭代开发，以适应快速发展变迭代开发，以适应快速发展变化的物联网应用化的物联网应用场景；提供场景；提供应用的远程下载、远应用的远程下载、远程调试工具等，支撑开发全程调试工具等，支撑开发全过程过程物联网操作系统本讲内容1. 物联网基本概念物联网基本概念2. 物联网软件系统物联网软件系统3. 典型典型IoT操作系统操作系统典型IoT操作系统HarmonyOS开源开

12、源的华为鸿蒙的华为鸿蒙操作系统（操作系统（HarmonyOS）是）是基基于微内核的面向全场景于微内核的面向全场景的的通用物通用物联网操作系统联网操作系统采用了三层架构，包含内核、基础服务和应用采用了三层架构，包含内核、基础服务和应用框架，支持物联网系统各类设备的互联互通框架，支持物联网系统各类设备的互联互通微内核和组件化耦合架构使其更易按需扩展微内核和组件化耦合架构使其更易按需扩展，实现安全实现安全可信可信以及低时延以及低时延，可根据可根据设备的资源设备的资源能力和业务特征能力和业务特征进行裁剪进行裁剪，满足，满足不同终端需求不同终端需求典型IoT操作系统HarmonyOS鸿蒙鸿蒙操作系统采用

13、分布式软总线、分布式数据管理、分操作系统采用分布式软总线、分布式数据管理、分布式能力调度和虚拟外设技术，实现跨终端无缝协同布式能力调度和虚拟外设技术，实现跨终端无缝协同体体验，屏蔽验，屏蔽底层，使开发者能够聚焦自身业务逻辑底层，使开发者能够聚焦自身业务逻辑使用确定时延引擎和高性能进程通信技术，调度处理时，使用确定时延引擎和高性能进程通信技术，调度处理时，在任务执行前设置进程执行优先级及时限，并利用微内在任务执行前设置进程执行优先级及时限，并利用微内核优势提升进程通信效率核优势提升进程通信效率基于微基于微内核架构增强设备的安全可信性内核架构增强设备的安全可信性，让，让用户应用、用户应用、系统服务

14、尽量在内核之外的目态运行，并加入相互之间系统服务尽量在内核之外的目态运行，并加入相互之间的安全的安全隔离，将隔离，将形式化方法应用于可信执行形式化方法应用于可信执行环境环境典型IoT操作系统TencentOS Tiny腾讯开发的实时物腾讯开发的实时物联网操作系统联网操作系统，具有低功耗、，具有低功耗、低资源占用、模块化、安全可靠等特点低资源占用、模块化、安全可靠等特点内核组件特别强调实时性，且可灵活的裁剪、内核组件特别强调实时性，且可灵活的裁剪、配置，易于移植，内部集成主流物联网协议栈配置，易于移植，内部集成主流物联网协议栈适配各类物联网终端，为适配各类物联网终端，为IoT 终端提供操作系终端提供操作系统平台，方便各种物联网设备快速接入腾讯云，统平台，方便各种物联网设备快速接入腾讯云，支撑多种支撑多种应用应用典型I