Amazon FreeRTOS

Hệ điều hành IoT dành cho bộ vi điều khiển

Amazon FreeRTOS (a:FreeRTOS) là hệ điều hành dành cho các bộ vi điều khiển, cho phép dễ dàng lập trình, triển khai, bảo mật, kết nối và quản lý các thiết bị ngoại biên nhỏ, công suất thấp. Amazon FreeRTOS dựa trên nhân FreeRTOS, một hệ điều hành mã nguồn mở phổ biến dành cho các bộ vi điều khiển và mở rộng với các thư viện phần mềm giúp dễ dàng kết nối các thiết bị nhỏ, công suất thấp của bạn một cách bảo mật đến các dịch vụ đám mây AWS như AWS IoT Core hoặc với các thiết bị ngoại biên mạnh mẽ hơn đang chạy AWS Greengrass.

Bộ vi điều khiển (MCU) là một vi mạch đơn lẻ chứa một bộ xử lý đơn giản có thể tìm thấy trên nhiều thiết bị, bao gồm đồ gia dụng, cảm biến, thiết bị theo dõi sức khỏe, tự động hóa công nghiệp và ô tô. Nhiều thiết bị nhỏ này có thể nhận được lợi ích từ việc kết nối với đám mây hoặc kết nối cục bộ với các thiết bị khác. Ví dụ: đồng hồ điện thông minh cần kết nối với đám mây để báo cáo mức sử dụng và các hệ thống an ninh của tòa nhà cần giao tiếp cục bộ để cửa sẽ mở khóa khi bạn quẹt thẻ. Các bộ vi điều khiển có sức mạnh tính toán và dung lượng bộ nhớ hạn chế và thường thực hiện các tác vụ chức năng đơn giản. Các bộ vi điều khiển thường chạy các hệ điều hành không được tích hợp sẵn tính năng kết nối với các mạng cục bộ hoặc đám mây, khiến các ứng dụng IoT trở thành một thách thức. Amazon FreeRTOS giúp giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp cả hệ điều hành lõi (để chạy thiết bị ngoại biên) và các thư viện phần mềm giúp dễ dàng kết nối với đám mây (hoặc các thiết bị ngoại biên khác) một cách bảo mật để bạn có thể thu thập dữ liệu từ các cấu phần này cho các ứng dụng IoT và thực hiện hành động.

Để bắt đầu, bạn có thể sử dụng bảng điều khiển của Amazon FreeRTOS để cấu hình và tải xuống Amazon FreeRTOS cho thiết bị của bạn. Chương trình Thẩm định Amazon FreeRTOS giúp bạn tự tin rằng bộ vi điều khiển sử dụng trên thiết bị hỗ trợ đầy đủ các tính năng và chức năng của Amazon FreeRTOS. Amazon FreeRTOS là một nguồn mở và không mất phí sử dụng. Để tìm hiểu thêm về cách bắt đầu, nhấp vào đây.

Amazon FreeRTOS là gì?

Lợi ích

Dựa trên nhân FreeRTOS

Amazon FreeRTOS là nguồn mở và dựa trên nhân FreeRTOS, hệ điều hành thời gian thực phổ biến nhất dành cho các bộ vi điều khiển. Với Amazon FreeRTOS, bạn có thể tận dụng hệ sinh thái rộng lớn các công cụ hiện có được phát triển cho nhân FreeRTOS. Nếu đang sử dụng nhân FreeRTOS trên các thiết bị hiện có của mình, bạn có thể chọn dùng Amazon FreeRTOS và tận dụng chức năng mà các thư viện bổ sung mang đến hoặc tiếp tục chỉ sử dụng hệ điều hành kernel.

Dễ dàng lập trình, triển khai và quản lý các thiết bị được kết nối, công suất thấp

Amazon FreeRTOS bao gồm các thư viện phần mềm giúp đơn giản hóa việc lập trình các chức năng IoT mà nhiều người cần đến vào thiết bị của bạn, bao gồm các thư viện giúp cấu hình các thiết bị với mạng cục bộ sử dụng các tùy chọn kết nối phổ biến như Wi-Fi hoặc Ethernet. Amazon FreeRTOS cũng bao gồm tính năng cập nhật over-the-air (OTA) để cập nhật từ xa các cải tiến tính năng hoặc bản vá bảo mật cho các thiết bị.

Bảo mật dữ liệu và kết nối thiết bị

Amazon FreeRTOS được cung cấp các thư viện giúp bảo mật dữ liệu và kết nối thiết bị, hỗ trợ cho cả mã hóa dữ liệu và quản lý khóa. Amazon FreeRTOS hỗ trợ cho cả Bảo mật tầng truyền tải (TLS v1.2) để giúp các thiết bị của bạn kết nối an toàn với đám mây. Amazon FreeRTOS cũng có tính năng ký mã để đảm bảo mã của thiết bị không bị ảnh hưởng trong quá trình triển khai và các lần cập nhật OTA.

Kết nối với đám mây hoặc thiết bị ngoại biên cục bộ

Các thiết bị Amazon FreeRTOS có thể kết nối trực tiếp với các dịch vụ đám mây như AWS IoT Core hoặc với thiết bị ngoại biên cục bộ như các thiết bị AWS Greengrass. Bằng cách kết nối với các thiết bị Amazon FreeRTOS với thiết bị Greengrass Core, bạn có thể tiếp tục giao tiếp với thiết bị ngay cả khi thiết bị mất kết nối với đám mây.

Hệ sinh thái phần cứng và công nghệ rộng lớn

Amazon FreeRTOS mang đến cho bạn sự linh hoạt để dễ dàng xây dựng các giải pháp IoT trên một loạt các chipset và hỗ trợ nhiều kiến trúc, ví dụ như ARM và MIPS. Đối với những thiết bị mới, bạn có thể lựa chọn từ hàng loạt các chipset đủ điều kiện từ các nhà cung cấp tin cậy, bao gồm Espressif, Microchip, NXP Semiconductors, STMicroelectronics, Texas Instruments và nhiều nhà sản xuất khác từ Chương trình Thẩm định Amazon FreeRTOS.

Cách thức hoạt động

Amazon FreeRTOS cung cấp mọi thứ bạn cần để dễ dàng lập trình các thiết bị dựa trên bộ vi điều khiển đã kết nối và thu thập dữ liệu từ những thiết bị này cho các ứng dụng IoT. Bạn có thể bắt đầu bằng cách lựa chọn một bộ vi điều khiển hỗ trợ đầy đủ các tính năng và chức năng của Amazon FreeRTOS từ các nhà cung cấp tin cậy như Espressif, Microchip, NXP Semiconductors, STMicroelectronics, Texas Instruments hoặc các nhà cung cấp khác từ Chương trình Thẩm định Amazon FreeRTOS. Sau đó, khi bạn có thể sử dụng bảng điều khiển của Amazon FreeRTOS để chọn thư viện phần mềm thích hợp cho các thiết bị và tài xuống hệ điều hành Amazon FreeRTOS hoàn chỉnh, bao gồm các thư viện dành riêng cho thiết bị và ứng dụng. Để tìm hiểu thêm về tất cả các tùy chọn để bắt đầu, nhấp vào đây.

Khi đã triển khai Amazon FreeRTOS tới thiết bị của mình, bạn có thể kết nối an toàn các thiết bị này với các dịch vụ đám mây như AWS IoT Core hoặc với một thiết bị ngoại biên cục bộ và cập nhật từ xa cho các thiết bị bằng tính năng cập nhật OTA.

Trường hợp sử dụng

Ứng dụng trong công nghiệp

Khách hàng trong lĩnh vực công nghiệp sử dụng các thiết bị dựa trên bộ vi điều khiển giúp tạo dữ liệu về các khối lượng công việc quan trọng với nghiệp vụ. Cảm biến công nghiệp, cơ cấu chấp hành, máy bơm và các thành phần trong hệ thống tự động hóa sử dụng các bộ vi điều khiển vì chúng có chi phí thấp, công suất thấp và có thể thực hiện hành động theo thời gian thực. Ví dụ: một máy bơm đơn lẻ trên giàn khoan dầu được điều khiển bởi một bộ vi điều khiển và có khả năng làm dừng sản xuất hoàn toàn nếu có lỗi. Amazon FreeRTOS cho phép những khách hàng này thu thập dữ liệu về hiệu năng và khả năng chịu tải của hệ thống thông qua kết nối trực tiếp với đám mây và thực hiện các hành động cục bộ, quan trọng trong thời gian thực bằng AWS Greengrass để ngăn chặn những sự cố gây gián đoạn như vậy.

Giải pháp B2B

Các bộ vi điều khiển được sử dụng phổ biến trên các thiết bị thương mại B2B vì có yêu cầu công suất thấp và chi phí thấp. Ví dụ: ngày càng có nhiều nhà sản xuất thiết bị an ninh đang bổ sung thêm khả năng kết nối cho các thiết bị dựa trên bộ vi điều khiển như các bộ khóa cửa thương mại và các hệ thống cảm biến. Amazon FreeRTOS cho phép các công ty đẩy nhanh tốc độ phát hành các sản phẩm có khả năng kết nối mới nhờ việc đơn giản hóa quy trình thiết kế và phát triển. Quá trình phát triển được đơn giản hóa vì Chương trình Thẩm định Amazon FreeRTOS cung cấp danh sách các bộ vi điều khiển đủ điều kiện và bảng điều khiển của Amazon FreeRTOS cho phép bạn tải xuống mã nguồn mở dành riêng cho bộ vi điều khiển đó và trường hợp sử dụng. Các nhà sản xuất này cũng có thể áp dụng các bản vá một cách bảo mật cho các bộ khóa cửa thương mại bằng tính năng cập nhật OTA.

Sản phẩm tiêu dùng

Amazon FreeRTOS có thể giúp các công ty trong lĩnh vực sản phẩm tiêu dùng như các nhà sản xuất đồ gia dụng, công nghệ thiết bị đeo hoặc chiếu sáng thông minh, tiêu chuẩn hóa quá trình phát triển, phân phối và bảo trì thiết bị dựa trên bộ vi điều khiển trên một loạt các sản phẩm và mô hình đa dạng. Amazon FreeRTOS cung cấp một hệ điều hành bộ vi điều khiển đơn nhất có thể hỗ trợ hàng loạt các phần cứng bộ vi điều khiển đa dạng thuộc nhiều mức công suất và dung lượng. Điều này cho phép các công ty trên tập trung vào cải tiến sản phẩm thay vì quản lý độ phức tạp của phần mềm trên nhiều dòng sản phẩm. Amazon FreeRTOS cũng sẽ mang đến khả năng cập nhật các tính năng của sản phẩm tiêu dùng hiện có tại địa điểm một cách bảo mật thông qua tính năng cập nhật OTA.

Câu chuyện của khách hàng

“Amazon FreeRTOS giúp Allegion đơn giản hóa việc gấp rút cải tiến các tính năng mới cho các sản phẩm được kết nối, chẳng hạn như các bộ khóa điện tử và dễ dàng di chuyển giữa hai nền tảng phần cứng. Chúng tôi có thể tập trung vào các thế mạnh cốt lõi – phát triển các sản phẩm an toàn và bảo mật, khi biết rằng Amazon FreeRTOS sẽ khiến quá trình tích hợp trở nên đáng tin cậy và dự báo được.”

– Todd Graves, Phó Chủ tịch Cấp cao mảng Kỹ thuật và Công nghệ của Allegion

Amazon FreeRTOS cho phép tích hợp nhanh phần cứng nhúng với đám mây IoT. Các tính năng mới đã thêm vào nhân FreeRTOS, bao gồm tính năng cập nhật vi chương trình OTA được ký mã, cho phép hoạt động hoàn toàn bằng giao thức MQTT thay vì phải quản lý nhiều cổng, socket và giao thức. Các thư viện Amazon FreeRTOS Schlage giúp rút ngắn thời gian phát triển ban đầu, nhờ đó Allegion (Schlage) có thể tập trung vào các tính năng sản phẩm giúp gia tăng giá trị cho các giải pháp bảo mật của khách hàng.

“Amazon FreeRTOS là một bước nhảy vọt thú vị cho hoạt động kinh doanh của chúng tôi và khách hàng. Giờ đây các nhóm phát triển có thể tập trung sức lực vào ứng dụng và không phải bận tâm với việc thăm dò, trao đổi tin tức hoặc bảo mật. Thay vào đó, họ chỉ cần chọn bảng mạch, vi mạch và kết nối liền mạch với AWS IoT.”

– Seb Chakraborty, CTO

Centrica Connected Home (Hive) coi Amazon FreeRTOS là tác nhân hiện thực hóa việc đẩy nhanh các chu trình phát triển sản phẩm dành cho các thiết bị dựa trên bộ vi điều khiển được kết nối như Hive Leak Sensor. So với các công nghệ vi chương trình tùy chỉnh riêng mà Centrica Connected Home đã sử dụng trong các cảm biến trước đó của mình, Amazon FreeRTOS có thể đẩy nhanh thời gian tới thị trường xét về sự giảm thiểu đáng kể về công sức phát triển cần thiết để kết nối an toàn với AWS IoT và để đánh giá nhiều chipset, vì giờ đây cùng một mã có thể chạy trên nhiều chipset. Centrica Connected Home cũng nhìn thấy trước được tiềm năng giảm thiểu chi phí vận hành khi sử dụng các dịch vụ được quản lý của AWS như tính năng cập nhật OTA sử dụng ký mã.

“Chúng tôi đã và đang đánh giá các công nghệ AWS Greengrass và Amazon FreeRTOS theo một phần của dự án chứng minh khái niệm và ngay trong thời gian ngắn, những công nghệ này đã cho phép chúng tôi kết nối an toàn các hệ thống của Honeywell trên một mạng phụ cận, cho phép các hệ thống này giao tiếp với độ trễ rất thấp mà không cần có kết nối Internet. Công nghệ này có thể giúp chúng tôi thu nạp các sản phẩm bên thứ ba vào hệ sinh thái của mình. Khả năng chạy phân tích ở ngoại biên của AWS Greengrass đặc biệt thú vị đối với chúng tôi trong nhiều trường hợp sử dụng.”

– Aravind Padmanabhan, Phó Chủ tịch, Nền tảng IoT và Cải tiến

Honeywell đang thực hiện dự án chứng minh khái niệm (POC) do nhóm Cải tiến phát triển bằng cách sử dụng công nghệ AWS Greengrass và Amazon FreeRTOS. Dự án POC này đã cho phép Honeywell nhanh chóng thiết kế nguyên mẫu cho một bản trình diễn hệ thống sử dụng bộ điều nhiệt Lyric T5 Wi-Fi, một hệ thống an ninh nhà ở và một loạt các cảm biến bên ngoài. Các lợi ích chính cho khách hàng bao gồm thiết lập các mạng phụ cận nhanh chóng và tiến hành các phân tích ngoại biên. Hiện chưa có sản phẩm ở phiên bản thương mại, nhưng tính khả thi của việc sử dụng các dịch vụ IoT mới từ AWS đã được minh chứng cho giải pháp này.

Các robot của NASA Jet Propulsion Laboratory cần làm việc trong các môi trường khắc nghiệt, thường là ở phần ngoại biên của vùng Vũ trụ đã biết. Bằng cách sử dụng điện toán biên của AWS và Amazon FreeRTOS, JPL đã xây dựng được nguyên mẫu tập hợp robot trong đó sử dụng nhiều loại robot khác nhau để thực thi một tác vụ khó. Amazon Free RTOS đã cho phép JPL xây dựng và đưa vào sử dụng nhiều robot nhỏ mới, đa dạng và mạnh hơn với nhịp độ nhanh hơn nhiều so với trước đây, tất cả đều trên một phần cứng điện toán cực kỳ hạn chế.