物联网中的实时操作系统通过控制来应对复杂性

　　在不久的将来，几乎所有东西都将连接到互联网——至少，这是物联网 （IoT） 的愿景。这一愿景掩盖了其背后的复杂性，因为大部分通信将发生在物联网中的“事物”之间，而不是人与人之间。

　　这很重要，因为人们真的很擅长管理复杂性。用户界面已经发展到支持这一点：键盘已经成为人和计算机的成功共同标准，以至于它们仍然是默认界面，而从操作员的角度来看，指点设备和触摸屏可以直观地工作。事物——即使是智能事物——可能不太擅长管理与其他技术交互的复杂任务，除非在严格控制的条件下。

　　这些严格的条件总是会转化为协议——这种方法只有在所有设备都理解所使用的协议时才有效。物联网将在边缘使用许多不同类型的协议，特别是适用于资源有限的小型设备的轻量级协议。从这些边缘设备获取数据并传输到“高速公路”的工作将落到网关身上，这些设备旨在管理边缘节点的局域网，包括（但不限于）智能传感器和执行器。

　　复杂性的潜力已经很明显了。网关可能有数百个节点在本地管理，使用多种协议，同时是更广域网的一部分。使这项任务更具挑战性的是这些节点的性质。尽管具有一定程度的智能，但他们不太可能知道局域网，更不可能知道广域网即互联网；他们很可能将世界简单地视为他们和门户。这些“愚蠢的智能”传感器需要与网关进行可靠的通信，尤其是因为网关管理所有节点的资源有限。

　　许多节点预计将在单个电池上运行数百小时（如果不是数年），甚至可能用收集的能量来补充它们的电力。为了节省能源，这些节点中的许多节点可能大部分时间都处于深度睡眠模式，定期醒来以检查自己的状态、进行测量并最终与网关交换数据。以这种方式协调网络上数百个资源有限的边缘节点将需要准确的时序。即使长时间不活动，这种操作模式也描述了嵌入式实时操作系统的典型用例。

　　今天的嵌入式 RTOS 更少的“软件开销”和更多的“基本组件”。甚至更小、更便宜的微控制器也能够运行 RTOS，其中一些占用的代码空间比工程师预期的要少得多。现代嵌入式 RTOS 的系统管理功能可以消除开发嵌入式设备所涉及的许多复杂性。嵌入式微控制器上的现代 RTOS 通常能够比开发人员编写的代码更有效地管理设备的高级省电模式。这种效率延伸到实现通信协议。物联网中使用的许多工具可能已经作为标准中间件的一部分从 RTOS 供应商处提供，或者通过其生态系统合作伙伴提供。

　　将 RTOS 放入物联网边缘节点将使该节点能够更准确地控制自身；对网络命令做出反应，定期唤醒以检查其状态并收集数据，或启动由外部事件触发的功能。也许更重要的是，它将能够以更可靠的方式与网关通信，从而保持高水平的网络效率，从而使网关能够更好地管理大量边缘节点。

　　物联网将需要支持固有复杂性的边缘节点的智能水平。最好使用在高级嵌入式微控制器上运行的小型、高效 RTOS 来提供这种智能，并由嵌入式软件开发工具支持，以确保实现物联网是可以实现的，无论它变得多么大。

　　审核编辑：郭婷