中國(guó)移動(dòng)OneOS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

立足安全可靠構(gòu)建端云一體物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)演講人：張宏偉中國(guó)移動(dòng)OneOS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)安全管理框架硬件層安全管理框架硬件層內(nèi)核極簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)思路，在減少資源開(kāi)銷(xiāo)的情況下兼具優(yōu)秀的實(shí)時(shí)響應(yīng)特征，支持多任務(wù)管理調(diào)度，提供豐富的IPC策略，如信號(hào)量、互斥量、消息隊(duì)列、郵箱等，提供了高效可靠的RTOS內(nèi)核支撐。組件提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、云平臺(tái)接入、遠(yuǎn)程升級(jí)、文件系統(tǒng)、日志系統(tǒng)、測(cè)試框架、調(diào)試工具等眾多通用服務(wù)能力，以及高精度定位等專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的完整解決方案。采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)組件相互獨(dú)立，耦合性低，易于靈活裁剪。驅(qū)動(dòng)提供豐富的BSP板級(jí)支撐，適配超干款MCU,支持ARM、RISC-V、MIPS、Xtensa、C-Sky等主流架構(gòu)，通過(guò)抽象設(shè)計(jì)，將所有外設(shè)以設(shè)備方式進(jìn)行管理，極大提升了應(yīng)用開(kāi)發(fā)的便利。端到云整體安全設(shè)計(jì)，端側(cè)基于可信根構(gòu)建安全能力，實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)、安全升級(jí)、認(rèn)證加密等功能，支持國(guó)密SM2/3/4算法；提供(D)TLS-1.3通信協(xié)議組件，保障傳輸安全。對(duì)接主流物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)商(移動(dòng)/電信/阿里/亞馬遜…),提供高效健全的云接入能力，具備豐富的設(shè)備維管功能。中國(guó)移動(dòng)中國(guó)移動(dòng)OneOS內(nèi)核總體采用可搶占式的實(shí)時(shí)的輕量級(jí)內(nèi)核的方式設(shè)計(jì)，主要包含任務(wù)管理和調(diào)度、任務(wù)同步和通信、內(nèi)存管理、定時(shí)器、時(shí)鐘管理、工作隊(duì)列等模塊。內(nèi)核處于組件層之下，處于驅(qū)動(dòng)層和硬件層之上。工作隊(duì)列一種將工作推后執(zhí)行的形式，工作隊(duì)列可以工作隊(duì)列一種將工作推后執(zhí)行的形式，工作隊(duì)列可以把工作推后，交由一個(gè)內(nèi)核線程去執(zhí)行，用戶提交的工作支持延時(shí)執(zhí)行和不延時(shí)執(zhí)行。高效的任務(wù)管理，最多可分配256個(gè)優(yōu)先級(jí)，支持基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度，同優(yōu)先級(jí)任務(wù)支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。ARMHALARMHALClock提供了內(nèi)存堆和內(nèi)存池兩種方式的內(nèi)存管理；內(nèi)存堆管理提供了針對(duì)嵌入式系統(tǒng)做了特別優(yōu)理算法，同時(shí)支持多堆管理和用戶自定義堆功定時(shí)器支持單次和周期性定時(shí)器，定時(shí)器索引采用哈希桶算法，提高定時(shí)器索引效率。任務(wù)同步與通信互斥鎖，信號(hào)量，事件；任務(wù)通信機(jī)制包括郵箱，消息隊(duì)列，消息隊(duì)列對(duì)于等待的任務(wù)實(shí)現(xiàn)OneCopy提高通信效率。CMS框架視頻通話產(chǎn)品管理推送管理CMS組件組件中心(包管理器)組件裁剪平臺(tái)快速開(kāi)發(fā)API形式快速搭建上層應(yīng)用，屏蔽物安全可信多數(shù)CMS服務(wù)包含免費(fèi)試用權(quán)，助CMS框架整合第三方合作廠商優(yōu)質(zhì)服設(shè)備管理與驅(qū)動(dòng)框架OneOS將設(shè)備操作抽象成設(shè)備管理層、設(shè)備框架層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，分層管理使模塊充分解耦，提高設(shè)備框架層：匯集同類(lèi)設(shè)備，以子系統(tǒng)的形式進(jìn)行統(tǒng)OneOS設(shè)備OneOS設(shè)備管理層框架層驅(qū)動(dòng)層設(shè)備管理接口ARM提高代碼可復(fù)用性、可移植性模塊解耦，降低開(kāi)發(fā)難度分層設(shè)計(jì)，向上提供統(tǒng)一接口端到云設(shè)計(jì)硬件級(jí)安全端到云設(shè)計(jì)硬件級(jí)安全從端到云進(jìn)行全面安全設(shè)計(jì)，終端側(cè)支持安全啟動(dòng)、安全升級(jí)、認(rèn)證加密等安全功能，網(wǎng)絡(luò)側(cè)實(shí)現(xiàn)了(D)TLS-1.3安全傳輸協(xié)議，平臺(tái)側(cè)提供設(shè)備身份認(rèn)證、密鑰管理等安全云服務(wù)，通過(guò)PSACertifiedLevel1和FunctionalAPI等多項(xiàng)安全認(rèn)證，構(gòu)建從設(shè)備到平臺(tái)的安全能力。TLS1.3多項(xiàng)認(rèn)證安全可信國(guó)密算法庫(kù)商密一級(jí)PSAFunctionalAPI圖形用戶界面(GUI)是采用圖形方式顯示的一種信息交換的媒介。用戶通過(guò)窗口、按鍵、菜單等圖形對(duì)象向計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備發(fā)出指令，其接收指令后，通過(guò)圖形反饋操作的結(jié)果。嵌入式GUI為嵌入式系統(tǒng)提供了一種應(yīng)用于特殊場(chǎng)合的人機(jī)交互接口。嵌入式GUI要求簡(jiǎn)單、直觀、可靠、占用資源小且反應(yīng)快速。尤其在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中對(duì)GUI的快速反應(yīng)提出很高的要求。嵌入式GUI組件在各行各業(yè)行業(yè)的需求越來(lái)越明顯，為了滿足用戶對(duì)優(yōu)質(zhì)的圖形展示/交互界面的需求，OneOS已針對(duì)不同用戶需求適配免費(fèi)(LVGL)/商用(Qt)兩種版本的GUI框架供您使用。LVGL:開(kāi)源/免費(fèi)/好用的GUI框架，適合個(gè)人開(kāi)發(fā)者或成本敏感型廠商。QtforMCUs:跨平臺(tái)/商用授權(quán)/高效率/極佳效果的GUI框架，適合對(duì)GUI效果有高要求的廠商付費(fèi)使用。渲染引擎渲染引擎極致性能極小內(nèi)存占用跨平臺(tái)可借助QML語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)復(fù)用程序邏輯，如在MPU/Linux區(qū)：可與1500萬(wàn)Qt用戶互幫互助，使用社區(qū)資源。硬件平臺(tái)系統(tǒng)組件-智慧組網(wǎng)組件應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層連接層OLAOCFOLATLS/DLTS/SSL直連控制提供直連模式，不依賴(lài)云端服務(wù)，局域網(wǎng)內(nèi)方便快捷對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。豐富模型提供豐富的資源模型，符合ISO-30118國(guó)際規(guī)范。自動(dòng)生成SDK,可自由配置并根據(jù)所選資源自動(dòng)生成設(shè)備端代碼。標(biāo)準(zhǔn)模板預(yù)定義海量設(shè)備屬性，借助智慧組網(wǎng)App,可實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入即自動(dòng)生成控制界面。應(yīng)用層應(yīng)用層系統(tǒng)組件-Molink組件實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心；互聯(lián)互通組件具備豐富的通信協(xié)議支持和主流云平臺(tái)接入能力，大幅減低用戶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的難度；除此之外，互聯(lián)互通組件還支持LwIP協(xié)議棧和Molink模組連接套件，能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景全覆蓋；基于OneOS互聯(lián)互通組件，用戶可以輕松的構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，智能化的對(duì)設(shè)備進(jìn)行感知識(shí)別和管理。接入通信協(xié)議IPv4通用支持網(wǎng)絡(luò)套接字編程接口，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用高效開(kāi)發(fā)和移植。提供LWIP和Molink套件，輕松覆蓋各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景。海量主流通信模組適配，產(chǎn)品快速選型和更新?lián)Q代。架構(gòu)之間無(wú)縫遷移。助力企業(yè)輕松上云助力企業(yè)輕松上云系統(tǒng)組件-云接入組件物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要智能設(shè)備和云平臺(tái)進(jìn)行互聯(lián)，在云平臺(tái)上進(jìn)行控制、管理和數(shù)據(jù)分析。OneOS端云融合組件集成各類(lèi)端云通信協(xié)議，屏蔽復(fù)雜通信過(guò)程，支持連接中國(guó)移動(dòng)OneNET平臺(tái)和其他第三方IOT平臺(tái)。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)端云組件提供的連接能力，結(jié)合云平臺(tái)的開(kāi)放功能，快速打造端云融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。OneOSMQTTHTTP(S)CoAPLwM2MTCP/IP設(shè)備快速入云，讓開(kāi)發(fā)者聚焦自身業(yè)務(wù)。等能力，端到端加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)組件-低功耗控制組件采用超低功耗設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的低功耗控制，支持處理器主頻控制、工作模式管理和外設(shè)電源管理等方式。用戶不用感知底層的硬件差異，只需要選擇設(shè)置相應(yīng)的低功耗策略便能夠幫助物聯(lián)網(wǎng)終端在諸如智能農(nóng)業(yè)、智能畜牧、智能電力等場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)以年為單位的長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)。定時(shí)循環(huán)低功耗函數(shù)事件集配合外部中斷喚醒處理用戶任務(wù)低功耗功耗低模式多樣特色功能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的低功耗功能，適配主流低功耗芯片，實(shí)現(xiàn)主流外設(shè)低功耗驅(qū)動(dòng)；大幅降低低功耗能力的使用門(mén)檻。內(nèi)設(shè)運(yùn)行模式、休眠模式，不同模式下可配置多個(gè)低功耗等級(jí)；方便用戶靈活設(shè)置低功耗策略。提供外設(shè)休眠管理功能，低功耗組件提供外設(shè)注冊(cè)接口，除了主控芯片，能同步對(duì)外設(shè)進(jìn)行休眠管理。端云組件-遠(yuǎn)程升級(jí)組件提供端到端完整且免費(fèi)的OTA解決方案，包含端側(cè)的系統(tǒng)組件和云端OTA服務(wù)；安裝OneOS的硬件終端可直接獲得最新版本檢測(cè)、升級(jí)包下載、安全校驗(yàn)、差分還原、寫(xiě)入升級(jí)等能力，同時(shí)通過(guò)云端管理平臺(tái)，客戶可對(duì)用戶、版本、差分算法、升級(jí)策略等進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在完善的安全體系和災(zāi)備體系下實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)OTA業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)和監(jiān)管。升級(jí)策略配置新版本檢測(cè)NB/4G/5G/WiFi算法還原終端算法支持網(wǎng)絡(luò)套接字編程接口，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用高效高效海量主流通信模組適配，產(chǎn)品快速選型和多策略的配置管理，允許客戶可以根據(jù)不同的分組、時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備號(hào)和升級(jí)方提供LwIP和Molink套件，輕松覆蓋各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景。端云組件-室內(nèi)外定位組件支持衛(wèi)星導(dǎo)航定位、Wi-Fi/基站、藍(lán)牙、慣導(dǎo)等多種解算方法，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，覆蓋范圍廣，精度高，支持室內(nèi)室外無(wú)縫覆蓋、平滑切換；同時(shí)配套提供云端的定位能力服務(wù)，開(kāi)放定位能力API,能幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)如設(shè)備、人員、物料實(shí)時(shí)連續(xù)跟蹤，生成軌跡圖等精細(xì)化位置管理功能。功能構(gòu)架多方服務(wù)服務(wù)器端設(shè)備端慣性器件OnePointAP基站坐標(biāo)AP基站坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶側(cè)功能定位引擎歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及展示W(wǎng)iFi模塊藍(lán)牙模塊通信模塊2G/4G/5G/NB定位解算及結(jié)果信息分析衛(wèi)星導(dǎo)航模塊或芯片AGNSSWi-Fi定位解算端云組件-高級(jí)語(yǔ)言組件OneOS支持MicroPython高級(jí)語(yǔ)言組件。MicroPython是基于Python3.4語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)的輕量級(jí)實(shí)現(xiàn)，繼承了任意精度整數(shù)、閉包函數(shù)、列表解析、生成器、交互式提示等特性；同時(shí)對(duì)硬件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了抽象封裝，為開(kāi)發(fā)者提供硬件的訪問(wèn)控制能力；主要應(yīng)用于微控制器等資源受限的終端設(shè)備。ApplicationMicroPythonOneOSAPP2APPAPP2三方庫(kù)driverdriverAPP3APP...componentAMSMicroPython由Python3精簡(jiǎn)而來(lái)，兼容Python高級(jí)特性，支化。開(kāi)發(fā)者不用再去研究底層硬件原理，利用已有的模塊即可組合廣泛的硬件兼容性支持芯片(截止2021年7月)芯片廠家芯片系列全系列(F0、F1、F3、F4、F7等)NXP全系列(F1、F2、F3、F4、E1、E5等)GD32VF1XX(risc-v)全系列(F0、F1、F4、LO、L1等)HK32F0、HK32F1T31x、X1000eMM32全系列(FO、F3、L3、SPIN等)NRFNRF5x支持開(kāi)發(fā)板(截止2021年7月)開(kāi)發(fā)板芯片廠家stm32g071-nucleo-64stm321152-nucleo-64stm321