FreeRTOS
Ein Gerät oder Wearable mit erheblichen Hardware-Einschränkungen bedeutet nicht, dass auf ein Echtzeitbetriebssystem verzichtet werden muss. Mit FreeRTOS unterstützen wir Sie dabei, ein voll ausgestattetes IoT- oder IIoT-Produkt in großem Maßstab bereitzustellen – mit einem vertrauenswürdigen, zuverlässigen, sicheren und robusten Betriebssystem, das selbst sehr begrenzte Ressourcen optimal nutzt.
Was ist FreeRTOS?
FreeRTOS (Free Real Time Operating System) ist ein Betriebssystem, das speziell für Geräte- und Systemanbieter entwickelt wurde, die mit begrenzten Ressourcen arbeiten. FreeRTOS ist ein Open-Source-Projekt, dessen Kernel und geeignete Bibliotheken auf Basis der MIT-Open-Source-Lizenz für alle verfügbar sind. Der Kernel wurde 2003 von Richard Barry entwickelt und unterstützt zahlreiche Architekturen.
Dort, wo die Rechenleistung relativ gering, der Speicher begrenzt und der Energie- oder Batterieverbrauch niedrig, rationiert oder eingeschränkt ist, kann FreeRTOS als Echtzeitbetriebssystem eingesetzt werden – mit vielen Vorteilen im Vergleich zu größeren, schwereren und ressourcenintensiveren Alternativen.
Die größten Herausforderungen von FreeRTOS
Kein Hintergrund
Auch wenn FreeRTOS frei verfügbar und ein populäres Betriebssystem ist, kann es eine Herausforderung sein, interne Teams für die Entwicklung mit FreeRTOS aufzubauen und zu halten. Nicht nur entwickeln sich Kernel und Bibliotheken von FreeRTOS kontinuierlich weiter – das tiefgehende Verständnis dieser Entwicklungen und die optimale Nutzung des Betriebssystems erfordern regelmäßige Auseinandersetzung mit FreeRTOS, woran es internen Teams oft mangelt.
Thread-Sicherheit
FreeRTOS verfügt über eine umfangreiche Dokumentation, und die sichere Arbeit mit mehreren Threads ist möglich. Fehlt Ihren Entwicklern jedoch die Erfahrung im Umgang mit FreeRTOS, besteht die Gefahr, dass unsichere Threads erstellt werden – was zu einem unsicheren und instabilen Codepaket führen kann.
Erfahrung im großen Maßstab
FreeRTOS ist Open Source und steht Entwicklern seit Jahrzehnten zum Experimentieren zur Verfügung, was vielen Ingenieuren ermöglicht hat, Projekte auf Basis dieses Betriebssystems zu realisieren. Doch was in einem kleinen privaten Projekt oder innerhalb eines internen Netzwerks gut funktioniert, stößt bei großflächigen Implementierungen oft an Grenzen. Grundkenntnisse über Kernel und Bibliotheken von FreeRTOS reichen in der Regel nicht aus, um Qualität in kommerziellem Maßstab zu liefern.
Zentrale Aspekte beim Schreiben von FreeRTOS-Code
Überprüfung & Zuordnung
- Code-Überprüfung
- Empfehlungen
- Modulare Entwicklung
Entwicklung
- Programmierung
- Testen & Validierung
- Dokumentation & Auslieferung
Nach der Auslieferung
- Wartung
- Sicherheits-Workshop
SUCCESS STORY
Globales Firmware-Update-System für Smart-Building-Sensoren
Adeunis’ Building-Management-System ist eine umfassende drahtlose Lösung, die es ermöglicht, die Energieeffizienz und Sicherheit eines Gebäudes zu überwachen und es mithilfe von Sensoren in ein „Smart Building“ zu verwandeln. Um sicherzustellen, dass das System stets mit neuen Funktionen und Sicherheitsverbesserungen auf dem neuesten Stand bleibt, benötigen seine Funkmodulsensoren regelmäßige Sicherheitsupdates. Das manuelle Aktualisieren von Hunderten von Sensoren – insbesondere von solchen, die sich an schwer zugänglichen Orten wie im Keller eines Gebäudes befinden – kann jedoch eine Herausforderung darstellen. Witekio unterstützte Adeunis, indem es Folgendes bereitstellte:
- Ein vollständiger Service für Software-Systemdesign und -integration, einschließlich Firmware-Update-Architektur für Dual-MCU-Systeme
- Ein Netzwerkbaum-Mechanismus, entwickelt zur Aktivierung von „Hop“-Funktionalität und zur Erweiterung der Update-Reichweite
- Entwurf eines kundenspezifischen Funkprotokolls
- Design und Integration einer Sicherheits- und Kryptographieschicht
- Anwendungsentwicklung mit Fokus auf einen UX-orientierten Ansatz
WIE MAN MIT FreeRTOS ENTWICKELT
Überprüfung & Zuordnung
Jedes FreeRTOS-Projekt ist einzigartig, und je nachdem, ob Sie von Grund auf neu beginnen oder ein bestehendes FreeRTOS-Gerät aktualisieren, kann der Ausgangspunkt für unsere Teams variieren.
Bei bestehenden FreeRTOS-Projekten besteht der erste Schritt in einer vollständigen Code-Überprüfung durch unsere Expertenteams. Diese Überprüfung ermöglicht es ihnen, den aktuellen Stand der Codebasis zu verstehen, zugrunde liegende Probleme im Quellcode zu identifizieren, Fehler und Problemstellen zu lokalisieren und einen Plan für Updates und Verbesserungen zu entwickeln.
Nach Abschluss der Code-Überprüfung oder – bei neuen Projekten – nach der Definition von Zielen und Erwartungen, gibt unser Team Empfehlungen, wie das FreeRTOS-Projekt weitergeführt werden sollte. Diese Empfehlungen führen schließlich zu einer Roadmap, die unser Team für die Weiterentwicklung nutzt.
Wesentlich ist, dass unsere Ingenieure einen modularen Entwicklungsansatz verfolgen, sodass das, was entwickelt wird, in Zukunft mit weniger Aufwand aktualisiert werden kann. Ein modularer Entwicklungsansatz ermöglicht es Entwicklern, Elemente der Codebasis hinzuzufügen oder zu entfernen, ohne das Gerät zu deaktivieren oder wesentliche Komponenten zu beeinträchtigen.
Entwicklung
Sobald die Empfehlungen angenommen und eine Entwicklungs-Roadmap erstellt wurde, beginnen unsere Teams mit der Entwicklung des Codes für Ihr FreeRTOS-Gerät.
Dank jahrelanger Erfahrung in der Programmierung für FreeRTOS arbeiten unsere Entwickler effizient daran, den Quellcode für Ihr Gerät zu schreiben. Während des gesamten Entwicklungsprozesses stimmen sie sich regelmäßig mit Ihren Teams ab, liefern Ergebnisse zu den vereinbarten Meilensteinen und halten Fristen ein, um sicherzustellen, dass das Projekt wie geplant voranschreitet.
Ein wesentlicher Bestandteil unseres Entwicklungsprozesses ist das Testen und Validieren. Jedes Modul wird einzeln getestet, ebenso werden ihre Interaktionen überprüft und validiert, um sicherzustellen, dass der Code nicht mit Fehlern ausgeliefert wird, die zu Systemabstürzen, einem „Bricking“ oder einer minderwertigen Benutzererfahrung führen könnten.
Der gesamte Code wird vollständig dokumentiert, sodass Ihre internen Teams ihn künftig pflegen und aktualisieren können. In Kombination mit der bestehenden und umfassenden Dokumentation der FreeRTOS-Plattform bedeutet dies, dass Ihr Gerät auch lange nach der Übergabe vollständig unterstützt werden kann.
Schließlich, nach Abschluss von Entwicklung, Tests, Validierung und Dokumentation, übergeben unsere Teams den finalen Code sowie die gesamte Dokumentation an Ihre internen Teams und den Product Owner. Mit dem Abschluss der Entwicklungs-Roadmap ist das Gerät einsatzbereit.
Nach der Auslieferung
Auch wenn der Code übergeben wurde und das Gerät marktreif ist, entscheiden sich viele Witekio-Kunden dafür, weiterhin mit unseren Teams zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass ihr Gerät sicher und gut gewartet bleibt.
Kunden wählen häufig einen Wartungsvertrag, um die Expertise und Erfahrung unserer Teams nutzen zu können und ihr Gerät dauerhaft optimiert und sicher zu halten. Da Sicherheitsbedrohungen stetig zunehmen und die Integration mit neuen Geräten eine ständige Herausforderung darstellt, kann regelmäßige Wartung zusätzlichen Mehrwert schaffen und die Reputation stärken.
Darüber hinaus pflegen unsere Teams häufig den Kontakt zu Kunden durch Schulungen, darunter unsere beliebten Sicherheits-Workshops. Diese Workshops sind auf die Bedürfnisse Ihrer Entwicklungsteams zugeschnitten und unterstützen dabei, Ihre Entwickler über aktuelle Bedrohungen zu informieren und ihre Fähigkeiten im Umgang mit potenziellen Angriffen zu erweitern.
Die Hauptvorteile von FreeRTOS
Multitasking
Betriebssysteme ermöglichen es Embedded-Geräten, Multitasking zu betreiben und verschiedene Operationen gleichzeitig in separaten Threads auszuführen. Dies ist sowohl für Entwickler als auch für Anwender ein Vorteil. Allerdings bringt diese Fähigkeit zum Multitasking auch Nachteile mit sich, wenn das eingesetzte Betriebssystem zu umfangreich für die Einschränkungen des Geräts ist, wie beispielsweise bei ARM-Cortex-Mikrocontrollern.
FreeRTOS bietet Entwicklern – etwa durch symmetrisches Multiprocessing – und Anwendern alle Vorteile des Multitaskings, ist jedoch eine schlankere Option für Systeme, die durch Speicher, Rechenleistung und Batterielaufzeit begrenzt sind. Es ermöglicht das Multitasking, das einer Anwendung erheblichen Mehrwert verleiht, jedoch ohne den Ballast und die Überfrachtung eines größeren Betriebssystems.
Wettbewerbsfähig
Auch wenn FreeRTOS ein sehr schlankes Betriebssystem ist, umfasst es dennoch alles, was für den Betrieb einer leistungsstarken Anwendung und eines kommerziell erfolgreichen Geräts erforderlich ist, und unterstützt viele Architekturen. Es ist leichter als seine Wettbewerber, beinhaltet den FreeRTOS-Kernel sowie eine wachsende Bibliothek an Erweiterungen, wie AWS IoT, und ist dank seiner ausführlichen Dokumentation und breiten Unterstützung besonders einfach zu entwickeln. Insgesamt bedeutet dies, dass FreeRTOS eine solide Wahl in einem wettbewerbsintensiven Markt ist und – da es frei unter der MIT-Open-Source-Lizenz verteilt wird – zudem auch kosteneffizient.
Unterstützt
FreeRTOS wurde in Zusammenarbeit mit den weltweit führenden Chip-Herstellern entwickelt, ist seit mehr als zwanzig Jahren verfügbar und hat sich bei wichtigen Zulieferern einen starken Ruf für Qualität aufgebaut. Fast alle Mikrocontroller-Hardwareplattformen unterstützen FreeRTOS, und auf vielen ist es als Standard-Option mit nur einem Klick installierbar.
Darüber hinaus bedeutet Amazons Übernahme von FreeRTOS und die Betreuung des FreeRTOS-Codes seit 2017, dass Sie FreeRTOS für Ihre Projekte und Geräte mit voller Zuversicht wählen können – ohne die Sorge, dass die Branchenunterstützung wegbricht, wenn Anbieter ihr Interesse verlagern. Mit FreeRTOS machen die Unterstützung durch Mikrocontroller-Plattformen, die FreeRTOS-Community und Amazon es zu einer sicheren Wahl.
Witekio kann Ihr FreeRTOS-Projekt unterstützen
In den letzten zwei Jahrzehnten haben wir umfangreiche Erfahrung in der Umsetzung von FreeRTOS-Projekten für Kunden aus einer Vielzahl von Branchen und Industriezweigen gesammelt. Ob beim Einsatz in Solarpaneelen der neuen erneuerbaren Energiewirtschaft oder in Fabriken, die die nächste Generation innovativer Industriemaschinen auf kleinen Mikroprozessoren fertigen – die Ingenieure von Witekio haben fundiertes Know-how in der Entwicklung mit FreeRTOS für eine vielfältige Kundschaft und ein breites Spektrum an Projekten aufgebaut.
Unsere Teams sind Experten für dieses Betriebssystem und können Ihnen helfen – ganz gleich, ob Sie mit einer ersten Idee starten oder eine bestehende
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