Amazon FreeRTOS – Sistema operativo de IoT para microcontroladores

Amazon FreeRTOS (a:FreeRTOS) es un sistema operativo de código abierto para microcontroladores que facilita la programación, la implementación, la protección, la conexión y la administración de los dispositivos de borde pequeños y de bajo consumo. Amazon FreeRTOS amplía el kernel FreeRTOS, un sistema operativo popular de código abierto para microcontroladores, con bibliotecas de software que permiten conectar de forma sencilla y segura sus pequeños dispositivos de bajo consumo con los servicios en la nube de AWS, como AWS IoT Core, o con otros dispositivos de borde más potentes en los que se ejecuta AWS IoT Greengrass.

Los microcontroladores (MCU) constan de un solo chip que contiene un procesador simple y están presentes en muchos dispositivos, incluidos electrodomésticos, sensores, monitores de actividad física, sistemas de automatización industriales y automóviles. Muchos de estos pequeños dispositivos podrían beneficiarse de su conexión con la nube o conexión local con otros dispositivos. Por ejemplo, los medidores de la luz inteligentes necesitan conectarse a la nube para notificar el consumo, y los sistemas de seguridad de los edificios necesitan comunicarse localmente para que una puerta se abra al pasar una tarjeta por el lector correspondiente. Los microcontroladores poseen una potencia de cómputo y una capacidad de memoria limitadas, y suelen desempeñar tareas sencillas y funcionales. A menudo, los microcontroladores funcionan con sistemas operativos que no tienen integrada ninguna funcionalidad para conectarse a redes locales o a la nube, lo que convierte a las aplicaciones de IoT en un desafío. Amazon FreeRTOS ayuda a solucionar este problema proporcionando tanto el sistema operativo esencial (para ejecutar el dispositivo de borde) como las bibliotecas de software que facilitan la conexión segura a la nube (o a otros dispositivos de borde) con el fin de que pueda recopilar datos de los dispositivos para las aplicaciones de IoT y para tomar las medidas pertinentes.

Para comenzar, puede seleccionar un dispositivo del AWS Partner Device Catalog. Luego, puede usar la consola de Amazon FreeRTOS para descargar Amazon FreeRTOS en su dispositivo o descargar desde GitHub. Amazon FreeRTOS es de código abierto y se puede utilizar gratuitamente. Visite nuestra página de introducción para obtener más información acerca de Amazon FreeRTOS.

¿Qué es Amazon FreeRTOS? (1:38)

Beneficios

Ampliación del kernel FreeRTOS

Amazon FreeRTOS es de código abierto y amplía el kernel FreeRTOS, el sistema operativo en tiempo real más popular para microcontroladores. Con Amazon FreeRTOS, puede aprovechar las ventajas del gran ecosistema de herramientas existentes desarrollado para el kernel FreeRTOS. Si ya utiliza el kernel FreeRTOS en sus dispositivos, puede optar por usar Amazon FreeRTOS y aprovechar las ventajas de las funcionalidades que aportan las bibliotecas adicionales, o bien seguir usando solo el sistema operativo kernel.

Programación, implementación y administración sencillas de dispositivos conectados de bajo consumo

Amazon FreeRTOS incluye bibliotecas de software que facilitan la programación en su dispositivo de las capacidades de IoT que más se necesitan, entre las que se incluyen bibliotecas que ayudan a configurar dispositivos en un red local mediante opciones de conectividad habituales, como Wi-Fi o Ethernet, o a conectarse a un dispositivo móvil mediante Bluetooth de bajo consumo. Amazon FreeRTOS también incluye una característica de actualización inalámbrica (OTA, over-the-air) para actualizar dispositivos de manera remota con parches de seguridad y mejoras de características.

Protección de los datos y las conexiones entre dispositivos

Amazon FreeRTOS incluye bibliotecas que ayudan a proteger los datos y las conexiones de los dispositivos, lo que incluye a su vez soporte para el cifrado de datos y la administración de claves. Amazon FreeRTOS incluye soporte de la Transport Layer Security (TLS v1.2), lo que ayuda a que sus dispositivos se puedan conectar a la nube de forma segura. Amazon FreeRTOS también cuenta con una característica de firma de código para garantizar que el código de su dispositivo no se vulnere durante tareas de desarrollo ni actualizaciones de OTA (actualmente en versión beta).

Conexión a la nube o a un dispositivo de borde local

Los dispositivos con Amazon FreeRTOS se pueden conectar directamente a servicios en la nube, como AWS IoT Core, a un dispositivo de borde local, como un dispositivo con AWS IoT Greengrass, o a un dispositivo móvil mediante Bluetooth de bajo consumo. Si conecta dispositivos con Amazon FreeRTOS a un dispositivo con IoT Greengrass Core, puede seguir comunicándose con el dispositivo aunque este pierda la conexión con la nube.

Amplio ecosistema tecnológico y de hardware

Amazon FreeRTOS brinda la flexibilidad necesaria para crear con facilidad soluciones de IoT en diversos conjuntos de chips y es compatible con una gran variedad de arquitecturas. El AWS Partner Device Catalog enumera los dispositivos de IoT que funcionan con AWS IoT. Para los dispositivos nuevos, puede elegir y adquirir a partir de una variedad de conjuntos de chips calificados del AWS Partner Device Catalog, un catálogo organizado de hardware habilitado para AWS de nuestros socios de confianza de APN.

Herramientas de alta calidad integradas

AWS IoT Device Tester for Amazon FreeRTOS es una herramienta de automatización de pruebas para microcontroladores. Con AWS IoT Device Tester, puede realizar pruebas con facilidad para determinar si su dispositivo ejecutará Amazon FreeRTOS e interoperará con los servicios de AWS IoT. Más información acerca de AWS IoT Device Tester y descargar la herramienta.

Cómo funciona

Amazon FreeRTOS brinda todo lo que necesita para programar con facilidad dispositivos conectados basados en microcontroladores y recopilar datos de dichos dispositivos para las aplicaciones de IoT. Puede empezar con la elección de un microcontrolador calificado de Amazon FreeRTOS del AWS Partner Device Catalog. Después, puede utilizar la consola de Amazon FreeRTOS o GitHub para seleccionar las bibliotecas de software pertinentes para sus dispositivos y descargar todo el sistema operativo Amazon FreeRTOS, incluidas las bibliotecas específicas de la aplicación y el dispositivo. Visite nuestra página de introducción para obtener más información acerca de todas las opciones.

Una vez que se haya implementado Amazon FreeRTOS en sus dispositivos, podrá conectarlos de manera segura a servicios en la nube, como AWS IoT Core, a un dispositivo de borde local o a un dispositivo móvil mediante Bluetooth de bajo consumo, y actualizarlos de manera remota mediante la característica de actualización OTA.

Casos de uso

Aplicaciones industriales

Los clientes industriales utilizan dispositivos basados en microcontroladores que generan datos sobre las cargas de trabajo esenciales del negocio. Los sensores industriales, los accionadores, las bombas y los componentes de automatización utilizan microcontroladores por su bajo costo, su poca potencia y porque pueden desempeñar acciones en tiempo real. Por ejemplo, cada bomba de una plataforma petrolífera está controlada mediante un microcontrolador y es capaz de paralizar completamente la producción si se produce algún error. Amazon FreeRTOS permite a estos clientes recopilar datos sobre el rendimiento y el desgaste del sistema mediante una conexión directa con la nube, así como tomar medidas importantes y locales en tiempo real con AWS IoT Greengrass, para impedir interrupciones semejantes a las comentadas anteriormente.

Productos de consumo

Amazon FreeRTOS puede ayudar a las empresas fabricantes de productos de consumo (como, por ejemplo, electrodomésticos, tecnologías vestibles o sistemas de iluminación inteligentes) a estandarizar el desarrollo, la comercialización y el mantenimiento de dispositivos basados en microcontroladores en una amplia gama de productos y modelos. Amazon FreeRTOS proporciona un solo sistema operativo para microcontroladores compatible con una gran variedad de hardware de microcontroladores, con una potencia y una capacidad variables. De este modo, las empresas pueden centrarse en innovar los productos, en lugar de administrar la complejidad del desarrollo de software en varias líneas de productos. Además, Amazon FreeRTOS ofrece la posibilidad de actualizar de forma segura las características de los productos de consumo actuales en el campo con la característica de actualización OTA.

Soluciones B2B (entre negocios)

Los microcontroladores se usan a menudo en los dispositivos comerciales B2B debido a sus requisitos de poca potencia y a su bajo costo. Por ejemplo, los fabricantes de equipos de seguridad incorporan cada vez más funciones de conectividad a dispositivos basados en microcontroladores como los sistemas de cierre y de sensores de las puertas comerciales. Amazon FreeRTOS permite a estas empresas acelerar el lanzamiento de nuevos productos conectados al simplificar el proceso de diseño y desarrollo. El desarrollo se simplifica porque el AWS Partner Device Catalog le permite encontrar y adquirir rápidamente microcontroladores calificados de Amazon FreeRTOS. Los fabricantes también pueden aplicar parches de manera segura en cerraduras comerciales mediante la característica de actualización OTA.

Clientes

“Amazon FreeRTOS facilita que Allegion pueda innovar nuevas características con rapidez para nuestros productos conectados, como los sistemas de cierre electrónicos Schlage, y pasar cómodamente de una plataforma de hardware a otra. De este modo, podemos centrarnos en nuestras fortalezas básicas y desarrollar productos de protección y seguridad innovadores, a sabiendas de que Amazon FreeRTOS hará que la integración resulte predecible y de confianza”.

– Todd Graves, vicepresidente sénior de Ingeniería y Tecnología de Allegion

Amazon FreeRTOS permite integrar el hardware empotrado con rapidez con la nube del IoT. Se han incorporado nuevas características al kernel FreeRTOS, incluida la característica de actualización OTA de firmware con el código firmado, que habilitará un rendimiento integral con el protocolo MQTT y evitará tener que administrar varios puertos, conexiones y protocolos. Las bibliotecas de Amazon FreeRTOS ayudan a reducir el tiempo de desarrollo inicial para que Allegion (Schlage) pueda centrarse en las características de sus productos que aportan un valor añadido a los clientes de sus soluciones de seguridad.

“Amazon FreeRTOS supone un emocionante salto hacia delante para nuestra compañía y nuestros clientes. Ahora, los equipos de desarrollo pueden concentrar sus energías en la aplicación, en lugar de dedicarse a tareas de conectividad, mensajería o seguridad. Ahora, les basta con elegir la placa, el chip y conectarse a AWS IoT de forma impecable”.

– Seb Chakraborty, director tecnológico

Para Centrica Connected Home (Hive), Amazon FreeRTOS facilita la aceleración de los ciclos de desarrollo de productos para los nuevos dispositivos conectados basados en microcontroladores como, por ejemplo, el sensor de fugas Hive Leak Sensor. En comparación con las tecnologías de firmware a medida de los sensores que utilizaba antes Centrica Connected Home, Amazon FreeRTOS puede acelerar el plazo de comercialización gracias a la considerable reducción de las labores de desarrollo necesarias para conectarse de forma segura a AWS IoT, así como para evaluar varios conjuntos de chips, ya que ahora el mismo código puede ejecutarse en muchos conjuntos de chips. Centrica Connected Home también prevé una posible reducción de los costos operativos mediante el uso AWS Managed Services, como la característica de actualización OTA con firma de código.

“Durante casi 150 años, Kimberly-Clark ha combinado la innovación revolucionaria con el conocimiento del consumidor con el fin de crear lo esencial para una vida mejor. Amazon FreeRTOS se ha convertido en un componente clave que utilizan nuestros desarrolladores para diseñar productos inteligentes basados en IoT que reinventan la experiencia del consumidor, y los libera para que se centren en el diseño centrado en el consumidor que mejora sus vidas al transformar los datos en innovaciones significativas de productos, marcas y canales”.

– Jon Boulos, estratega técnico de Ingeniería e investigación global

Impulsada por el ingenio, la creatividad y la comprensión de las necesidades más esenciales de las personas, Kimberly-Clark se esfuerza por crear productos que ayuden a los individuos a experimentar de forma más profunda lo que es importante para ellos. Su portafolio de marcas de confianza, incluidos Huggies, Kleenex, Scott, Kotex, Cottonelle, Poise, Depend, Andrex, Pull-Ups, GoodNites, Intimus, Neve, Plenitud, Viva y WypAll son una parte indispensable de la vida de las personas en más de 175 países. Con Amazon FreeRTOS, Kimberly-Clark puede “mercantilizar" aspectos de infraestructura del desarrollo de productos, como la conectividad y las actualizaciones, lo que permite a los equipos de investigación crear, probar e iterar rápidamente herramientas innovadoras que descubren verdades fundamentales sobre el rendimiento de los productos y los hábitos de los consumidores.

“Hemos estado evaluando las tecnologías de AWS IoT Greengrass y Amazon FreeRTOS dentro de un proyecto de prueba de concepto y, en poco tiempo, nos permitieron conectar de forma segura los sistemas de Honeywell a través de una red local, lo que posibilitó que estos se comunicaran con una latencia muy baja y sin conexión a Internet. Esta tecnología nos permitió incorporar productos de terceros a nuestro ecosistema. La capacidad de AWS IoT Greengrass para ejecutar análisis en el borde nos resulta especialmente interesante para diversos casos de uso”.

– Aravind Padmanabhan, vicepresidente de Plataformas de IoT e Innovación

Honeywell demuestra una prueba de concepto desarrollada por el equipo de innovación con las tecnologías de AWS IoT Greengrass y Amazon FreeRTOS. Esta prueba de concepto permitió a Honeywell crear rápidamente un prototipo de la demostración de un sistema mediante el termostato con Wi-Fi Lyric T5, un sistema de seguridad residencial de Honeywell, y diversos sensores externos. Entre los beneficios más importantes para los clientes se incluyen el establecimiento rápido de redes locales y la realización de análisis de borde. Este no es un producto disponible en el mercado, pero demuestra la posibilidad de aplicar los nuevos servicios de IoT de AWS a esta solución.

Los robots del Jet Propulsion Laboratory (JPL, Laboratorio De Propulsión a Reacción) de la NASA tienen que funcionar en entornos duros, a menudo en los límites del universo conocido. Mediante los sistemas de informática de borde de AWS y Amazon FreeRTOS, el JPL diseñó un variado enjambre robótico que utiliza diferentes tipos de robots para ejecutar una tarea difícil. Amazon FreeRTOS permitió al JPL crear e incorporar unos robots en miniatura nuevos, distintos, más potentes y mucho más rápidos que antes, y todo ello en un hardware de informática extremadamente limitado.