小花帶你一周hold住人人學IOT（五） 操作系統，輕量開源

小花帶你一周hold住人人學IOT（一）初識物聯網

花帶你一周hold住人人學IOT（二）IoT平臺，能力開放

小花帶你一周hold住人人學IOT（三）窄帶無線，海量物聯

小花帶你一周hold住人人學IOT（四） 物聯網關，匯聚回傳

小花帶你一周hold住人人學IOT（五） 操作系統，輕量開源

今天我們開始人人學IoT第五課的學習，下面先看一下今天要帶大家學習那些內容。

1.物聯網操作系統——Huawei LiteOS

操作系統，輕量開源

物聯網操作系統——Huawei LiteOS

操作系統的三個階段

1.PC時代-蘋果微軟

2.互聯網時代-微軟

3.移動互聯網時代-手機ios 安卓

-物聯網操作時代

物聯網操作系統：Huawei LiteOS

碎片化、芯片、傳感器、通信協議、應用場景碎片化——導致技術方案不統一、體系結構不一致，阻礙了物聯網的發展，也局限了互聯互通的范圍。

對于物聯網的終端開發者而言，他們需要懂硬件，基于硬件去開發，同時開發者需要自行選擇對接適配，以及對物聯網通信協議眾多通信模塊更新換代較快的挑戰。

操作系統是物聯網中一個十分關鍵的環節

操作系統可以支持不通的硬件、通信標準、應用場景

而操作系統開源，有利于

-打破技術障礙和壁壘

-提高操作性和可移植性

-減少開發成本

-同時也適合開源社區的開發人員參與進來

-開源的特性更加助推了物聯網的開放和發展

同樣操作系統在物聯網領域也面臨不少挑戰

-多傳感器協同管理復雜

-視頻場景下性能、功耗要求高

-開發語言編程效率低，上手難度大等

物聯網處處是挑戰。

Huawei LiteOS

LiteOS以輕量級、低功耗、快速啟動等特性為基礎

LiteOS適用于個人、家庭、行業等多種應用場景，并已應用在我們生活中

-華為B3手環

-華為Mate系列手機中協處理器

-LiteOS接管手機的加速傳感器及其他傳感器管理，可以降低手機在黑屏下的功耗

-LiteOS還應用在華為的物聯網解決方案中，智能家居、智能停車、智能水表、智能照明解決方案

2.一個內核很重要——LiteOS Kernel

Huawei LiteOS操作系統的基礎架構是一個1+N的架構，其中1指一個內核，n指N個中間件。這n個中間件包含了LiteOS的互聯框架、傳感框架、安全框架、運行引擎

LiteOS基礎內核是最精簡的LiteOS操作系統

包括任務管理、內存管理、中斷管理、隊列管理、事件管理、通信機制、時間管理、定時器等操作系統基礎組件

任務管理

-任務是競爭系統資源的最小運行單元

-任務可以使用或等待cpu使用內存空間等系統資源

-并獨立于其他任務運行

-嵌入式基本都是單進程多線程

什么是進程？什么是線程？

我們說的任務就是線程

-任務是搶占式調度機制

-支持時間片輪轉調度機制

HUAWEI LiteOS的任務模塊提供任務的創建、刪除、延遲、掛起、恢復等功能以及鎖定和解鎖任務調度（任務調度可以鎖定和解鎖）

內存管理模塊管理系統的內存資源

-它是操作系統的核心模塊之一

-內存在物理上就是一段連續的地址

-如果沒有操作系統，應用開發者需要自己去分配內存，會存在較為嚴重的內存碎片化問題

-Huawei LiteOS的內存管理提供靜態內存和動態內存兩種算法，支持內存申請、釋放

動態內存是動態內存池中分配用戶指定大小的內存塊

優點“按需分配”

缺點“內存池中會出現碎片”

算法“動態申請DLINK算法和Best Little算法”

靜態內存是靜態內存池中分配用戶初始化時預設大小的內存卡

優點“分配和釋放效率高 靜態內存池中無碎片”

缺點“不能按需申請”

算法“固定大小的BOX算法”

中斷管理：中斷創建、開/關中斷 恢復中斷、中斷使能、中斷屏蔽、中斷刪除

-指出現需要時，cpu暫停執行當前程序轉而執行新程序的過程

隊列管理：創建 刪除 發送 接收

-隊列又稱消息隊列

-是一種常用于任務間通信的數據結構

-實現了接收來自任務或中斷的不固定長度的消息

-并根據不同的接口選擇傳遞消息是否存放在自己空間

-消息隊列可以先入先出或先入后出

-可以在任務間通信

事件管理

-可以在IPC通信inter-process communication的是事件

-事件就是簡單的事件觸發

通信機制

-信號量是一種實現任務間通信的機制

-實現任務之間同步或臨界資源的互斥訪問

-常用于協助一組相互競爭的任務來訪問臨界資源

-信號量表示還有多少任務可以做該共享資源的訪問

-與信號量一樣用于任務同步的還有互斥鎖

-互斥鎖可以理解為是特殊的信號量作兩個以上任務對有限的共享資源做訪問時保護、防止沖突

-互斥鎖表示任務是否可以做該共享資源的訪問

時間管理 感知時間管理時間

MCU時鐘源-系統主頻

-時間片調度

每個任務對cpu可以做最小分片-cpu時間分片調度 單位tick

3.N個框架知多少——LiteOS Framework

Huawei LiteOS在基礎內核之上還有各種框架豐富操作系統的功能，那么今天我們就來了解Huawei LiteOS“1+N”框架中的N個框架。

操作系統，輕量開源-N個框架知多少——LiteOS Framework

首先，我們要了解什么是互聯框架

互聯框架主要解決不同協議終端的互聯互通，互聯網框架能夠提供完整的協議棧，降低開發門檻，實現互聯，并且提供了可靈活配置的應用Profile，實現不通設備的互通

另外LiteOS提供了AgentTiny，AgentTiny是一個輕量級互聯互通中間件，部署在對功耗、存儲、計算資源有苛刻限制的終端設備上，開發者只需要調用幾個簡單的API接口，便可實現設備快速接入到華為IoT云平臺以及數據上報和命令接收等功能。

同時互聯網框架能夠優化Mesh自組網能力，滿足海量終端組網，例如在華為路燈照明解決方案中，LiteOS運行在路燈控制器的MCU中，通過互聯框架可以使得Mesh網絡具備快速治愈、高可靠性、支持1000+節點，組網時間小于20分鐘的特點

互聯網框架解決了不通協議終端的互聯互通，而另外一個框架傳感框架則提供了多種傳感器的統一管理，傳感框架能夠提供統一的驅動接口，抽象不同類型傳感器接口，屏蔽硬件細節，實現即插即用，另外還提供統一的傳感器交互管理與傳感算法庫，提供一些基礎算法，融合數據，方便開發者直接調用。

對于終端來說，安全同樣至關重要。Huawei LiteOS提供了安全框架，安全框架可以分為端云安全、傳輸安全和終端安全。

端云安全注意涉及云端的認證鑒權，云端會設置白名單，進行雙向設備認證，雙向設備認證在我們日常生活中應用廣泛。

期典型的應用案例就是銀行網銀的證書，當我們在PC機上進行網銀支付的時候，需要先安裝銀行網銀或者U盾的證書，完成雙向認證才能夠支付。

傳輸安全包含了數據鏈路安全、網絡層安全、路由層RPL安全以及DTLS。其中DTLS是數據報安全傳輸協議，其提供了UDP傳輸場景下的安全解決方案，能防止消息被竊聽，篡改、身份冒充等問題。

終端安全里通常包含API的認證，對于調用API接口的任務程序與應用需要通過認證，同時終端安全里劃分了一個安全區域，包含白名單、用于端云安全的雙向設備認證、設備管理的安全固件與升級、安全啟動、安全ID、密鑰管理、安全存儲等。

安全存儲是在芯片內部劃分了一部分存儲空間，這部分空間不會讓外部線程訪問到

像生活中常見的指紋識別、安全支付都用到了安全存儲

最后我們了解下運行引擎與JavaScript框架，運行引擎提供了高性能、輕量級JavaScript虛擬機與面向物聯網的應用開發框架，使輕量級物聯網設備能在JavaScript框架下進行開發。

JavaScript虛擬機是針對資源高度受限的設備設計和優化，與OS，應用框架協同優化來提高性能。

JavaScript框架可以簡化跨硬件平臺和中間件的系統集成、用高級語言抽象來隱藏部分編程細節、并且兼容大量已有的第三方庫來豐富平臺功能，另外虛擬機提供了基于語言的安全性

Huawei LiteOS在“1+N”框架基礎上，還提供了開放的API接口，開放的API屏蔽底層差異，讓應用開發者只需關注上層應用開發，并且友好的接口設計使得已熟悉在Linux系統上開發應用的開發者，能夠非常平滑的切換到Huawei LiteOS系統上開發，同時由于Huawei LiteOS系統的精簡內核特性，使得開發者更容易理解內核。

好了，到這里第五課操作系統，輕量開源就學完了，相信通過今天的學習，大家對物聯網已經有進一步的了解了。下面跟我來做一下練習，檢驗一下自己的學習成果哦。

判斷題

1.中斷是指出現需要時，CPU暫停執行當前程序，轉而執行新程序的過程。正確

2.Huawei LiteOS的API能夠屏蔽底層差異，同時兼容Linux，使得開發者更易上手開發。錯誤

單選題

1.下列選項中，對于Huawei LiteOS內存管理描述錯誤的是？D

A.LiteOS支持動態內存管理，在內存池中分配用戶指定大小的內存塊 B.動態內存管理優點是按需分配，支持DLINK算法 C.LiteOS支持靜態內存管理，在內存池中分配初始化時預設大小的內存塊 D.靜態內存管理優點是分配和釋放效率高并且能按需申請，支持BOX算法? 靜態內存是靜態內存池中分配用戶初始化時預設大小的內存卡

2.下列選項中，關于Huawei LiteOS時間管理描述正確的是？ C

A.通過LiteOS內核的時間管理模塊，系統能夠知道相對時間與絕對時間 B.通過MCU的時鐘源，系統能夠知道相對時間與絕對時間 C.每個任務可以對CPU做最小分片，即CPU時間分片調度? D.任務延遲的時間參數是tick，每個tick默認時間是1ms

3.下列選項中，不屬于Huawei LiteOS傳感框架提供的功能是？ A

A.統一的傳感器程序代碼? B.統一的驅動接口 C.統一的傳感器交互管理 D.統一的傳感器算法庫

4.下列選項中，不屬于Huawei LiteOS安全框架提供的終端安全的是？ D

A.安全存儲 B.密鑰管理 C.Safe ID D.DTLS

多選題

1.下列選項中，Huawei LiteOS在哪些解決方案中應用？ABCD

A.智能家居解決方案 B.智能水表解決方案 C.智能停車解決方案 D.智能照明解決方案

2.Huawei LiteOS內核的任務模塊提供哪些功能？ABD

A.任務創建 B.任務刪除 C.任務修改 D.任務延遲

3.消息隊列是一種數據結構，能夠接收以下選項中哪些不固定長度的消息？AD

A.任務 B.內存 C.信號量 D.中斷

4.Huawei LiteOS的互聯框架能夠提供哪些完整的協議棧？BC

A.AMQP B.CoAP C.TCP/IP D.HTTPS

本系列《人人學IoT》課程到此就告一段落了。祝愿大家早日通過華為物聯網認證HCNA-IoT

本次的課程是我們華為云物聯網開發者學習路徑的入門課程人人學IoT

本課程從物聯網的背景知識引入，通過物聯網概述到“云-管-端“的課程體系，涵蓋華為物聯網認證60%的知識點，帶大家從華為物聯網入門到精通。

對物聯網感興趣的小伙伴可以參加我們華為云學院物聯網開發者學習路徑，進行更深一步的學習哦

物聯網開發者學習路徑

IoT 嵌入式 輕量級操作系統 LiteOS

版權聲明：本文內容由網絡用戶投稿，版權歸原作者所有，本站不擁有其著作權，亦不承擔相應法律責任。如果您發現本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內容，請聯系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網站將在24小時內刪除侵權內容。