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物联网需要桌面环境无法保证的速度、可靠性和能效。让我们看看如何选择合适的实时操作系统。

每次 IoT 开发人员开始考虑为新设备选择操作系统时，都会有无数的选择来搅浑水。许多来自知名供应商，如亚马逊的 FreeRTOS 和微软的 Azure RTOS，或 Linux 的 Zephyr RTOS，它们每个都有几个旨在帮助物联网开发人员充分利用其物联网设备设计的功能。

那么您如何知道选择哪种实时操作系统 (RTOS)？让我们首先了解 RTOS 在物联网中的作用。然后，我们将讨论 FreeRTOS 和 Azure RTOS 如何以不同的方式分别扮演这些角色。

物联网中的实时操作系统是什么？

物联网世界需要桌面计算环境无法保证的高水平速度、可靠性和能效。因此，虽然典型的台式机会使用完整的操作系统来运行多个应用程序并在任何给定时间执行尽可能多的功能，但物联网设备需要更快、更简单、更高效的选择。答案是实时操作系统。

RTOS 的一些主要特性是：

• 在给定时间只执行一项任务
• 近乎实时地响应命令
• 需要很少的处理能力

这些功能使 RTOS 非常适合小型物联网设备上的系统，例如智能手表或智能安全系统中的接近传感器。

然而，RTOS 带来了某些挑战。这是因为物联网操作系统是嵌入式的。与您的个人计算机不同，该系统没有用于自定义的简单屏幕和用户界面。

由于向嵌入式系统添加软件的过程可能很复杂，因此最好的 RTOS 供应商提供易于使用的界面，以便与这些系统进行更简单的交互。这是 FreeRTOS 和 Azure RTOS 的目标。

FreeRTOS 与 Azure RTOS 之间有何区别？

让我们从每个选项的简要概述开始。FreeRTOS 由 Amazon 开发，旨在通过大大简化的系统和有限的功能集将轻量级 RTOS 的概念提升到一个全新的水平。这意味着 FreeRTOS 的能耗几乎是最低的，因此非常适合低功耗物联网用例。

以一个物联网系统为例，该系统的传感器分布在广阔的区域以收集天气数据。这样的应用程序需要数以千计的传感器，而任何人最不想做的就是必须不断更换数以千计的电池。降低能耗和绿色功能是 FreeRTOS 可以在这样的系统中满足的重要要求。

虽然 FreeRTOS 的 feature-light 和 energy-light 功能有许多优点，包括易用性、低成本和低进入门槛，但也有缺点。缺乏全面的功能集使得 FreeRTOS 在某种程度上不够灵活。FreeRTOS 并非适用于几乎任何物联网用例，而是最适合需要低计算能力且不需要高度定制的高度特定的应用程序。尽管如此，对于 IoT 开发新手来说，FreeRTOS 仍然易于使用。

相比之下，Microsoft 的 Azure RTOS 具有极其丰富的功能集。Azure RTOS 不仅仅是一个简单的操作系统，还是一个完全嵌入式的开发套件。该套件的主要工具包括：

• ThreadX，这是 RTOS 的实际名称
• FileX，这是一个文件分配表，专为快速和可预测的性能而设计
• GUIX Studio，这是一个图形用户界面设计环境
• TraceX，一种基于 Windows 的分析工具，可提供系统事件的图形可视化
• NetX，嵌入式应用程序的 TCP/IP 协议标准的实现

Azure RTOS 还优先考虑互操作性、灵活性和高性能，使其成为处理更密集的物联网用例的理想选择。然而，功能的多样性和高度的可定制性为开发人员创造了更艰难的学习曲线。

最后，Threadx 和 FreeRTOS 都是开源的并且可以免费使用，并且都可以轻松地与任何云平台集成，例如 AWS 或 Azure Cloud。

我应该选择 Azure RTOS 还是 Freertos 来满足我的物联网需求？

这两个 RTOS 选项都非常受欢迎。事实上，FreeRTOS 大约每三分钟下载一次，而 Azure RTOS 已用于全球超过 100 亿台设备。您只需要考虑哪个最适合您的特定用例。

FreeRTOS 轻巧且易于新开发人员使用。它最适合需要很少数据处理能力且延迟不是大问题的 IoT 设备。相比之下，Azure RTOS 最适合需要高度可定制性的更有经验的开发人员。它也适用于需要更多处理能力或高度特定功能的用例。

克服 RTOS 在物联网中的缺点

有一些方法可以克服每个 RTOS 选项的一些缺点并扩展可能的用例数量。例如，FreeRTOS 可能会因处理能力更有限而出现延迟。与 AWS 集成时，FreeRTOS 也可能存在安全问题，与 Azure Cloud 集成时，Threadx 也是如此。这些安全问题源于这样一个事实，即从物联网设备发送到客户端设备的通信通常必须通过云，这意味着数据可能会被第三方拦截。绕过云端也会增加延迟，尤其是在低处理能力的环境中。

解决此问题的一种方法是在 IoT 设备和客户端设备之间启用对等通信。这样的解决方案确保所有数据都保留在客户端设备上，端到端加密，并具有低延迟。而且由于 RTOS 的全部意义在于实现尽可能接近实时的响应，因此这种低延迟在许多 IoT 应用程序中极为重要。

当谈到 FreeRTOS 与 Azure RTOS 时，事实是两者都是嵌入式系统的可靠选择。虽然一个可能比另一个更适合某些物联网用例，但它们都是可预测的、有据可查的和高质量的。因此，无论采用哪种方式，您都可以确保您的 IoT 设备拥有可靠的 RTOS。