Amazon FreeRTOS

IoT-Betriebssystem für Microcontroller

Amazon FreeRTOS (a:FreeRTOS) ist ein Betriebssystem für Mikrocontroller, mit dem kleine, stromsparende Edge-Geräte einfach programmiert, bereitgestellt, gesichert, verbunden und verwaltet werden können. Amazon FreeRTOS basiert auf dem FreeRTOS-Kernel, einem weit verbreiteten Open-Source-Betriebssystem für Mikrocontroller, und erweitert es um Softwarebibliotheken, mit denen Sie kleine, stromsparende Geräte problemlos mit AWS Cloud-Services wie AWS IoT Core oder mit leistungsstärkeren Edge-Geräten, auf denen AWS Greengrass ausgeführt wird, verbinden können.

Ein Mikrocontroller (MCU) ist ein einzelner Chip mit einem einfachen Prozessor, der in vielen Geräten zu finden ist, einschließlich Apparaten, Sensoren, Fitness-Trackern, Industrieautomatisierung und Automobilen. Viele dieser kleinen Geräte könnten von der Verbindung mit der Cloud oder lokal mit anderen Geräten profitieren. Zum Beispiel können intelligente Stromzähler eine Verbindung zur Cloud herstellen, um den Verbrauch zu melden, und Gebäudesicherheitssysteme können lokal kommunizieren, damit eine Tür per Badge entriegelt werden kann. Mikrocontroller haben eine begrenzte Rechenleistung und Speicherkapazität und führen typischerweise einfache, funktionale Aufgaben aus. Auf Mikrocontrollern werden häufig Betriebssysteme ausgeführt, die über keine integrierte Funktionalität zum Herstellen einer Verbindung zu lokalen Netzwerken oder zur Cloud verfügen, sodass IoT-Anwendungen zu einer Herausforderung werden. Mit Amazon FreeRTOS kann dieses Problem gelöst werden, indem es sowohl das Kernbetriebssystem (zum Ausführen des Edge-Geräts) als auch Softwarebibliotheken bereitstellt, über die problemlos eine sichere Verbindung mit der Cloud (oder anderen Edge-Geräten) hergestellt werden kann, sodass Daten von ihnen für IoT-Anwendungen erfasst und Maßnahmen ergriffen werden können.

Zunächst können Sie Amazon FreeRTOS für Ihr Gerät über die Amazon FreeRTOS-Konsole konfigurieren und herunterladen. Durch das Amazon FreeRTOS Qualification Program können Sie sich sicher sein, dass der in Ihrem Gerät verwendete Mikrocontroller die Amazon FreeRTOS-Funktionen vollständig unterstützt. Amazon FreeRTOS ist eine Open-Source-Anwendung, für deren Verwendung keine Gebühren anfallen. Für weitere Informationen zu den ersten Schritten klicken Sie hier.

Was ist Amazon FreeRTOS?

Vorteile

Basiert auf dem FreeRTOS-Kernel

Amazon FreeRTOS ist eine Open-Source-Anwendung, die auf dem FreeRTOS-Kernel, dem gängigsten Echtzeit-Betriebssystem für Mikrocontroller, basiert. Mit Amazon FreeRTOS können Sie das große Ökosystem der für den FreeRTOS-Kernel entwickelter Tools nutzen. Wenn Sie den FreeRTOS-Kernel bereits auf Ihren vorhandenen Geräten verwenden, können Sie Amazon FreeRTOS verwenden und die durch die zusätzlichen Bibliotheken bereitgestellte Funktionalität nutzen oder weiterhin nur das Betriebssystem des Kernels verwenden.

Einfache Programmierung, Bereitstellung und Verwaltung von Geräten mit niedrigem Stromverbrauch

Amazon FreeRTOS enthält Softwarebibliotheken, mit denen Sie problemlos häufig benötigte IoT-Funktionen auf Ihrem Gerät programmieren können, einschließlich Bibliotheken, mit denen Sie Geräte mithilfe gängiger Konnektivitätsoptionen wie Wi-Fi oder Ethernet in einem lokalen Netzwerk konfigurieren können. Amazon FreeRTOS bietet zudem jetzt eine Over-the-Air-Aktualisierungsfunktion (OTA). Damit können Geräte über Fernzugriff mit Funktionserweiterungen oder Sicherheitspatches aktualisiert werden.

Sichere Daten- und Geräteverbindungen

Amazon FreeRTOS verfügt über Bibliotheken, die beim Schutz von Gerätedaten und -verbindungen helfen, einschließlich der Unterstützung der Datenverschlüsselung und Schlüsselverwaltung. Amazon FreeRTOS bietet Unterstützung für Transport Layer Security (TLS v1.2), damit Ihre Geräte sicher mit der Cloud verbunden werden können. Amazon FreeRTOS verfügt außerdem über eine Codesignaturfunktion, mit der sichergestellt wird, dass Ihr Gerätecode während der Bereitstellung und bei OTA-Aktualisierungen nicht manipuliert wird.

Verbindung zur Cloud oder zu einem lokalen Edge-Gerät herstellen

Amazon FreeRTOS-Geräte können eine direkte Verbindung zu Cloud-Services wie AWS IoT Core oder zu einem lokalen Edge-Gerät wie AWS Greengrass-Geräten herstellen. Durch das Verbinden von Amazon FreeRTOS-Geräten mit einem Greengrass Core-Gerät können Sie weiterhin mit dem Gerät kommunizieren, auch wenn die Verbindung zu der Cloud unterbrochen wird.

Breites Hardware- und Technologie-Ökosystem

Amazon FreeRTOS bietet Ihnen die Flexibilität, problemlos IoT-Lösungen auf einer Vielzahl von Chipsätzen zu erstellen, und unterstützt eine Vielzahl von Architekturen wie ARM und MIPS. Für neue Geräte können Sie aus einer Reihe qualifizierter Chipsätze vertrauenswürdiger Anbieter wählen, darunter Espressif, NXP Semiconductors, STMicroelectronics, Texas Instruments und andere aus dem Amazon FreeRTOS Qualification Program.

Funktionsweise

Amazon FreeRTOS bietet alles, was Sie benötigen, um auf einfache Weise verbundene Mikrocontroller-basierte Geräte zu programmieren und Daten von ihnen für IoT-Anwendungen zu erfassen. Sie können zunächst einen Mikrocontroller eines vertrauenswürdigen Anbieters wie Espressif, NXP Semiconductors, STMicroelectronics, Texas Instruments usw. aus dem Amazon FreeRTOS Qualification Program auswählen, der die Amazon FreeRTOS-Funktionen vollständig unterstützt. Anschließend können Sie die Amazon FreeRTOS-Konsole verwenden, um die relevanten Softwarebibliotheken für Ihre Geräte auszuwählen und das vollständige Amazon FreeRTOS-Betriebssystem einschließlich der geräte- und anwendungsspezifischen Bibliotheken herunterzuladen. Um mehr über all die Einstiegsoptionen zu erfahren, klicken Sie hier.

Nachdem Amazon FreeRTOS auf Ihren Geräten bereitgestellt wurde, können Sie diese auf sichere Weise mit Cloud-Diensten wie AWS IoT Core oder mit einem lokalen Edge-Gerät verbinden und diese mithilfe der OTA-Aktualisierungsfunktion über Fernzugriff aktualisieren.

Anwendungsfälle

Industrielle Anwendungen

Industriekunden verwenden auf Mikrocontroller basierende Geräte, die Daten zu geschäftskritischen Workloads generieren. Industrielle Sensoren, Aktuatoren, Pumpen und Automatisierungskomponenten verwenden Mikrocontroller, da sie kostengünstig sind, wenig Strom verbrauchen und Echtzeitaktionen ausführen können. Zum Beispiel wird eine einzelne Pumpe auf einer Bohrinsel von einem Mikrocontroller gesteuert und birgt das Potenzial, die Produktion im Falle eines Fehlers vollständig abzuschalten. Mit Amazon FreeRTOS können diese Kunden Daten zur Systemleistung und -belastung über eine direkte Verbindung zur Cloud erfassen und mit AWS Greengrass kritische lokale Aktionen ausführen, um solche störenden Ausfälle zu verhindern.

B2B-Lösungen

In kommerziellen B2B-Geräten werden häufig Mikrocontroller aufgrund ihres niedrigen Energiebedarfs und der geringen Kosten eingesetzt. Zum Beispiel erweitern Hersteller von Sicherheitsausrüstungen zunehmend die Konnektivität zu auf Mikrocontrollern basierenden Geräten wie kommerziellen Türschlössern und Sensorsystemen. Mit Amazon FreeRTOS können diese Unternehmen die Veröffentlichung neuer verbundener Produkte beschleunigen, indem sie den Entwurfs- und Entwicklungsprozess vereinfachen. Die Entwicklung wird vereinfacht, da das Amazon FreeRTOS Qualification Program eine Liste qualifizierter Mikrocontroller enthält und die Amazon FreeRTOS-Konsole Ihnen den Download des für diesen Mikrocontroller und Anwendungsfall spezifischen Quellcodes ermöglicht. Diese Hersteller können außerdem mit der OTA-Aktualisierungsfunktion gefahrlos Patches auf kommerzielle Türschlösser anwenden.

Konsumgüter

Amazon FreeRTOS kann Konsumgüterunternehmen wie Herstellern von Haushaltsgeräten, Wearable Technology und intelligenter Beleuchtung dabei unterstützen, die auf einem Mikrocontroller basierte Geräteentwicklung, Lieferung und Wartung für eine Vielzahl von Produkten und Modellen zu standardisieren. Amazon FreeRTOS bietet ein einziges Mikrocontroller-Betriebssystem, das vielfältige Mikrocontroller-Hardware für variierende Leistung und Kapazität unterstützen kann. Dadurch können sich diese Unternehmen auf Produktinnovationen konzentrieren, anstatt die Komplexität der Softwareentwicklung über mehrere Produktlinien hinweg zu verwalten. Amazon FreeRTOS bietet außerdem die Möglichkeit, die Funktionen vorhandener Verbraucherprodukte vor Ort mit der OTA-Aktualisierungsfunktion zu aktualisieren.

Kundenerfahrungen

"Mit Amazon FreeRTOS kann Allegion leichter neue Funktionen für unsere verbundenen Produkte wie unsere elektronischen Schlage-Schlösser entwickeln und problemlos zwischen Hardwareplattformen wechseln. In dem Wissen, dass Amazon FreeRTOS für eine sichere und vorhersehbare Integration sorgt, können wir uns auf unsere Kernkompetenzen konzentrieren und innovative Sicherheitsprodukte entwickeln."

- Todd Graves, Allegion Senior Vice President of Engineering and Technology

Amazon FreeRTOS ermöglicht die schnelle Integration von Embedded-Hardware in die IoT-Cloud. Neue Funktionen, die dem FreeRTOS-Kernel hinzugefügt wurden, einschließlich der mit einem Code signierten Funktion zur OTA-Firmwareaktualisierung, ermöglichen die vollständige Leistung über das MQTT-Protokoll, anstatt mehrere Ports, Sockets und Protokolle verwalten zu müssen. Die Amazon FreeRTOS-Bibliotheken tragen dazu bei, die anfängliche Entwicklungszeit zu verkürzen, sodass sich Allegion (Schlage) auf Produktfunktionen konzentrieren kann, die den Kunden einen Mehrwert für ihre Sicherheitslösungen bieten.

"Amazon FreeRTOS bietet unserem Unternehmen und unseren Kunden viele aufregende Möglichkeiten. Entwicklerteams können ihre Energie nun vollständig auf die Anwendung richten und müssen sich nicht mit Installation, Messaging und Sicherheit auseinandersetzen. Stattdessen entscheiden sie sich für ein Board, den Chip und stellen nahtlos die Verbindung zu AWS IoT her."

- Seb Chakraborty, CTO

Für Centrica Connected Home (Hive) ist Amazon FreeRTOS der Wegbereiter zur Beschleunigung der Produktentwicklungszyklen für neue vernetzte und auf Mikrocontrollern basierte Geräte wie den Hive Leak Sensor. Im Vergleich zu den maßgeschneiderten Firmwaretechnologien, die von Centrica Connected Home bisher in Sensoren verwendet wurden, kann mit Amazon FreeRTOS das Time-to-Market beschleunigt werden, da damit der zum Herstellen einer sicheren Verbindung mit AWS IoT und zum Bewerten mehrerer Chipsätze erforderliche Entwicklungsaufwand deutlich reduziert wird, weil derselbe Code jetzt über mehrere Chipsätze ausgeführt werden kann. Centrica Connected Home erwartet durch die Nutzung von AWS Managed Services wie der OTA-Aktualisierungsfunktion mit Codesignatur auch ein Einsparungspotential bei den Kosten.

"Wir haben die Technologien von AWS Greengrass und Amazon FreeRTOS im Rahmen eines Machbarkeitsnachweis-Projekts evaluiert und dabei festgestellt, dass diese Technologien uns innerhalb kurzer Zeit ermöglichten, bei fehlender Internetverbindung Honeywell-Systeme über ein nahes Netzwerk sicher miteinander zu verbinden, sodass sie mit sehr geringer Latenz miteinander kommunizieren können. Diese Technologie könnte uns damit die Möglichkeit bieten, Produkte von Drittanbietern in unser Ökosystem zu integrieren. Die Fähigkeit von AWS Greengrass zur Durchführung von Edge-Analysen ist für uns in Bezug auf mehrere Anwendungsfälle besonders interessant."

- Aravind Padmanabhan, Vice President, IoT Platforms & Innovation

Honeywell hat eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, die vom Innovationsteam mithilfe der Technologien AWS Greengrass und Amazon FreeRTOS entwickelt wurde. Mit dieser Machbarkeitsstudie konnte Honeywell schnell einen Prototyp für eine Systemdemonstration mit dem Lyric T5 Wi-Fi-Thermostat, einem Honeywell-Sicherheitssystem für Wohngebäude und einer Vielzahl von externen Sensoren entwickeln. Zu den wichtigsten Vorteilen für Kunden zählen die schnelle Einrichtung naher Netzwerke und Durchführung von Edge-Analysen. Dies ist kein kommerziell verfügbares Angebot, es zeigt jedoch, dass die neuen IoT-Services von AWS für diese Lösung genutzt werden können.

NASA Jet Propulsion Laboratory-Roboter müssen in rauen Umgebungen arbeiten, häufig am Rande des bekannten Universums. Mithilfe von AWS edge computing und Amazon FreeRTOS entwickelte JPL den Prototyp eines vielfältigen Roboterschwarms, der verschiedene Arten von Robotern zur Ausführung einer schwierigen Aufgabe einsetzt. Durch Amazon Free RTOS wurde JPL in die Lage versetzt, neue, andersartige und leistungsfähigere Miniaturroboter viel schneller als zuvor und mit stark eingeschränkter Hardware zu entwickeln und zu integrieren.