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 IoT 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. Mikrocontroller verwenden häufig Betriebssysteme, die keine integrierte Funktionalität zur Verbindung mit lokalen Netzwerken oder der Cloud haben, was IoT-Anwendungen zu einer Herausforderung macht. 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.

Zu Beginn können Sie ein Gerät aus dem AWS Partner- Gerätekatalog auswählen. Dann können Sie die Amazon FreeRTOS-Konsole verwenden, um Amazon FreeRTOS für Ihr Gerät herunterzuladen oder von GitHub herunterzuladen. 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, die es Ihnen erleichtern, häufig benötigte IoT-Funktionen in Ihr Gerät zu programmieren, einschließlich Bibliotheken, die Ihnen helfen, Geräte in einem lokalen Netzwerk mit gängigen Konnektivitätsoptionen wie Wi-Fi oder Ethernet zu konfigurieren oder sich mit einem mobilen Gerät über Bluetooth Low Energy (BLE) zu verbinden. (BLE-Unterstützung in Amazon FreeRTOS ist derzeit in der Beta-Version verfügbar). 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 sich direkt mit Cloud-Diensten wie AWS IoT Core, mit einem lokalen Edge-Gerät wie einem AWS IoT Greengrass-Gerät oder mit einem mobilen Gerät über BLE verbinden. (BLE-Unterstützung in Amazon FreeRTOS ist derzeit in der Beta-Version verfügbar). Wenn Sie Amazon FreeRTOS-Geräte mit einem IoT Greengrass Core-Gerät verbinden, können Sie weiterhin mit dem Gerät kommunizieren, auch wenn die Verbindung zur Cloud unterbrochen wird.

Breites Hardware- und Technologie-Ökosystem

Amazon FreeRTOS bietet Ihnen die Flexibilität, IoT-Lösungen einfach auf einer Vielzahl von Chipsätzen zu erstellen und unterstützt eine Vielzahl von Architekturen. Der AWS Partner-Gerätekatalog listet IoT-Geräte auf, die mit AWS IoT arbeiten. Für neue Geräte können Sie aus einer Vielzahl von qualifizierten Chipsätzen im AWS Partner-Gerätekatalog auswählen und kaufen, einem kuratierten Katalog von AWS-fähiger Hardware von unseren vertrauenswürdigen APN-Partnern.

Integrierte hochwertige Tools

AWS IoT Device Tester für Amazon FreeRTOS ist ein Testautomatisierungswerkzeug für Mikrocontroller. Mit AWS IoT Device Tester können Sie ganz einfach Tests durchführen, um festzustellen, ob Ihr Gerät Amazon FreeRTOS ausführen und mit AWS IoT-Diensten interagieren wird. Um mehr zu erfahren und das Tool zu erhalten, klicken Sie hier.

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 mit der Auswahl eines von Amazon FreeRTOS qualifizierten Mikrocontrollers aus dem AWS Partner-Gerätekatalog beginnen. Anschließend können Sie die Amazon FreeRTOS-Konsole oder GitHub 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.

Sobald Amazon FreeRTOS auf Ihren Geräten installiert ist, können Sie sie sicher mit Cloud-Diensten wie AWS IoT Core, einem lokalen Edge-Gerät oder einem mobilen Gerät über BLE (BLE-Unterstützung in Amazon FreeRTOS ist derzeit in Beta-Version verfügbar) verbinden und über die OTA-Update-Funktion aus der Ferne aktualisieren.

Amazon FreeRTOS: Funktionsweise

Anwendungsfälle

Industrielle Anwendungen

Industriekunden verwenden auf Mikrocontroller basierende Geräte, die Daten zu geschäftskritischen Workloads generieren. Industriesensoren, 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. Amazon FreeRTOS ermöglicht es diesen Kunden, Daten über Systemleistung und Stress durch eine direkte Verbindung zur Cloud zu sammeln und kritische, lokale Aktionen in Echtzeit mit AWS IoT Greengrass durchzuführen, 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 Sie mit dem AWS Partner-Gerätekatalog Amazon FreeRTOS-qualifizierte Mikrocontroller schnell finden und erwerben können. Diese Hersteller können außerdem mit der OTA-Aktualisierungsfunktion gefahrlos Patches auf kommerzielle Türschlösser anwenden.

Konsumgüter

Amazon FreeRTOS kann Konsumgüterherstellern wie Geräte-, Wearable-Technologie oder Herstellern intelligenter Beleuchtung helfen, die Entwicklung, Lieferung und Wartung von mikrocontrollerbasierten Geräten 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 auch die Möglichkeit, Funktionen bestehender Konsumgüter im Außendienst mit der OTA-Update-Funktion sicher zu aktualisieren.

Kundenerfahrungen

Schlage
"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.


Hive
"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.


Kimberly-Clark

"Seit fast 150 Jahren verbindet Kimberly-Clark bahnbrechende Innovationen mit Konsumentenwissen, um das Wesentliche für ein besseres Leben zu schaffen. Amazon FreeRTOS ist zu einer Schlüsselkomponente geworden, die von unseren Entwicklern verwendet wird, um IoT-basierte intelligente Produkte zu entwickeln, die das Verbrauchererlebnis neu erfinden, und gibt ihnen die Möglichkeit, sich stattdessen auf ein verbraucherorientiertes Design zu konzentrieren, das das Leben unserer Kunden verbessert, indem es Daten in sinnvolle Produkt-, Marken- und Kanalinnovationen umwandelt."

-Jon Boulos, Technical Strategist, Global Research & Engineering

Mit Erfindergeist, Kreativität und einem Verständnis für die wichtigsten Bedürfnisse der Menschen ist Kimberly-Clark bestrebt, Produkte zu entwickeln, die es den Menschen ermöglichen, mehr von dem zu erfahren, was für sie wichtig ist. Ihr Portfolio an vertrauenswürdigen Marken wie Huggies, Kleenex, Scott, Kotex, Cottonelle, Poise, Depend, Andrex, Pull-Ups, GoodNites, Intimus, Neve, Plenitud, Viva und WypAll sind für Menschen in mehr als 175 Ländern ein unverzichtbarer Bestandteil des Lebens. Amazon FreeRTOS ermöglicht es Kimberly-Clark, Infrastrukturaspekte der Produktentwicklung, wie Konnektivität und Updates, zu "commoditisieren", so dass Forschungsteams schnell innovative Tools entwickeln, testen und iterieren können, die grundlegende Wahrheiten über Produktleistung und Verbrauchergewohnheiten aufdecken.


Honeywell
"Wir haben die Technologien AWS IoT Greengrass und Amazon FreeRTOS im Rahmen eines Machbarkeitsnachweis-Projekts evaluiert, und in kurzer Zeit konnten wir mit diesen Technologien Honeywell-Systeme über ein proximales Netzwerk sicher verbinden, so dass sie ohne Internetverbindung mit sehr geringer Latenz kommunizieren können. Diese Technologie könnte uns damit die Möglichkeit bieten, Produkte von Drittanbietern in unser Ökosystem zu integrieren. Die Fähigkeit von AWS IoT Greengrass, Edge-Analysen durchzuführen, ist für uns besonders interessant für vielfältige Anwendungsfälle."
 
– Aravind Padmanabhan, Vice President, IoT Platforms & Innovation

Honeywell demonstriert einen Machbarkeitsnachweis (Proof-of-Concept, POC), der vom Innovationsteam unter Verwendung der Technologien AWS IoT 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 Kundenvorteilen gehören der schnelle Aufbau proximaler Netzwerke und die 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

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. Amazon FreeRTOS ermöglichte es JPL, neue, andere und leistungsfähigere Miniaturroboter viel schneller als bisher auf extrem eingeschränkter Rechenhardware zu entwickeln und einzubauen.

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