mbed OS物联网操作系统 1

alex.lin

摘要 mbed OS物联网操作系统详细介绍。

ARM公司将在近日发布一款名为mbed OS的全新操作系统：它旨在弥合各类计算系统芯片之间的种种差异，从而帮助高层应用程序顺利与传感器以及其它装置实现交互——无论它们使用的芯片来自Atmel、Marvell、ST、Freescale、NXP还是其它同类厂商。

这款软件将在加利福尼亚州圣克拉拉市当地时间本周三上午举办的ARM TechCon 2014大会上正式得到披露，不过该产品尚未真正投放市场。虽然暂时还无法见识其庐山真面目，但我们已经掌握了以下相关信息。

　　它基本上由两部分构成：从底层角度看，mbed操作系统内核运行在小型传感设备的系统芯片当中：这款操作系统还提供驱动程序，能够与周边硬件进行交互并同外部环境实现沟通。程序员们能够编写出软件并将其直接运行在这款内核之上，而这部分代码将负责控制设备的运作方式。

　　而在作为另一半的堆栈方面，ARM则为我们带来了名为mbed Device Server的服务器端软件方案，能够运行在诸多大型x86或者ARM计算设备当中。该软件能够与各类高层应用程序相对接，例如网络后端以及个别物联装置; 它还允许用户以智能化方式管理多种软件，同时将其中部分作用不明显的部分从管理对象当中排除出去。

　　各类互联网连接网关——可以是智能手机、平板设备或者碗椀中的传感装置——都能通过短程通信设备（例如Wi-Fi或者蓝牙机制）与之进行通信，随后再将信息路由至mbed Device Server处。该服务器可以运行在云环境当中，也可以由本地设备负责充当。有条件允许的情况下，接入设备可以跳过网关阶段直接与该服务器相对接。总而言之，这是一套非常灵活的架构方案。

　 　这套堆栈中的主要组成部分，特别是从底层角度来讲，源自ARM于2009年起即在推进的mbed社区：这里汇聚了规模庞大的资源与工具链，旨在利用C以 及C++构建ARM单片机。根据我们掌握的情况，目前已经有超过七万名程序员加入到了mbed.org社区网站当中，并在为成千上万项目贡献自己的力量 ——现在由mbed代码支持的原型及开发项目超过三十个。

　　根据目前的情况看，ARM开始将所有要素汇聚在一起并加以整合，这样高层应用程序开发人员就能够更为便捷地为基于ARM架构的传感器与功能性部件提供原型设计方案——而这对于一套刚刚起步的架构平台而言可算是一种通行且定位良好的基础。

　　ARM方面的计划是利用开放标准，例如TLS以及DTLS之上的HTTP以及MQTT，为设备之间的通信流程乃至软件策划方案以安全方式交付数据。该软件支持Bluetooth Smart; 2G、3G、LTE以及CDMA手机网络; 谷歌Thread; Wi-Fi以及6LoWPAN。据我们所知，ARM并没有在其TLS加密机制当中使用开源库。

　　这套堆栈还隐藏了诸如设备可用性在内的多 种特性：举例来说，高层服务器端软件可以发出命令以获取来自处于节电休眠模式的传感装置的数据，这部分信息将在对应设备被唤醒之后实现交付，并被传递至高 层应用程序处。这种方式简化了该堆栈的顶层架构，能够有效帮助开发人员更快地编写代码并将成果发布给用户。

　　这条消息对于那些热衷于亲手利用汇编语言染指单片机编程工作的技术人员们而言也许有些令人沮丧，但mbed的核心实质在于尽可能让系统芯片设备所带来的困扰与混乱远离开发人员的视野——只留下一套更简洁、更通用的处理接口。

　　“时下流行的各类编译工具已经相当出色，”ARM公司CTO、同时也是该公司联合创始人Mike Muller告诉我们。

　　“我们已经不用再像上世纪八十年代时那样大量使用汇编语言了; 时至今日，大家完全可以采取更具效率的处理方式，而在开发流程当中、时间因素真的非常重要。”

　　深入剖析

　　新的mbed操作系统专门针对Cortex-M芯片家族所设计，也就是ARM公司的32位单片机核心系列。此类芯片的售价仅为每块五到十美元，性能由低到高依次有M0、M4以及M7等方案供用户选择。这套mbed操作系统所使用的并非像运行在iPhone 6 ARM加密协处理器上的L4微核心、多款汽车仪表板所采用的QNX或者无处不在的ARM GNU/Linux以及uClinux那种移植版内核。

　 　根据我们掌握的情况，这款全新操作系统采用ARM代码，此外再加上由硬件制造厂商以及mbed社区所提供的驱动程序以及源代码。与大家对于单片机操作系 统的一贯认知相同，mbed操作系统非常小巧、完全可以通过Cortex-M系统芯片实现运行效果。一套典型的M0以上封装方案所存在的闪存存储容量通常 在8KB到128KB之间，而内存则最高为16KB，其时钟速率则最高为48MHz; 常见或者增强版M4系统芯片的时钟速率则最高为180MHz，并包含32KB到2MB闪存以及最高256KB SRAM。我们可以砍，mbed操作系统在设计上完全符合目标设备所提供的闪存容量水平。

　原文：http://my.oschina.net/wxfvm/blog/355004

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