AkiraOS: Docker สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์? รวมพลัง Zephyr RTOS และ WebAssembly (WASM)

AkiraOS เป็นระบบปฏิบัติการฝังตัว (Embedded OS) ที่พัฒนาบนพื้นฐานของ Zephyr RTOS โดยสามารถรันแอปพลิเคชัน WebAssembly (WASM) แบบแยกส่วนและอยู่ใน Sandbox บนไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ พร้อมรองรับการติดตั้งและอัปเดตแอปผ่าน OTA โดยไม่ต้องแฟลชเฟิร์มแวร์ใหม่ทั้งหมด กล่าวอีกนัยหนึ่ง AkiraOS มีแนวคิดคล้ายกับ Docker Container สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์

แพลตฟอร์ม Embedded แบบโอเพ่นซอร์สนี้แยกระบบปฏิบัติการ (OS) ออกจากแอปพลิเคชันอย่างชัดเจน ทำให้เฟิร์มแวร์หลักมีความเสถียร ขณะที่แอปพลิเคชันจะอยู่ในรูปแบบไฟล์ไบนารี .wasm ที่เป็นอิสระ สามารถติดตั้งหรืออัปเดตผ่าน OTA ได้โดยไม่ต้องแก้ไขหรืออัปเดตตัวระบบปฏิบัติการ อีกทั้งยังสามารถทำงานข้ามแพลตฟอร์มได้ โดยใช้ไบนารีไฟล์เดียวกันบนบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32-S3, nRF5x หรือ STM32 ได้โดยไม่ต้องคอมไพล์ใหม่

AkiraOS highlights:

User space
- ติดตั้งแอป WASM ได้สูงสุด 8 แอป
- รันแอปพร้อมกันได้สูงสุด 2 แอป
- ใช้หน่วยความจำประมาณ 50KB ถึง 200KB ต่อแอป
Akiraz runtime – Runtime สำหรับ WASM ที่พัฒนาขึ้นเฉพาะ
- App Manager
- UI Framework พร้อมวิดเจ็ต 32 แบบ
- Shell/console
- API Module จำนวน 18 โมดูล
- WebAssembly Micro Runtime (WAMR) – รองรับ 2 รูปแบบการทำงาน : Interpreter หรือ Ahead-Of-Time (AOT) compilation ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูงกว่า 10 ถึง 50 เท่า
RTOS – Zephyr RTOS
- Scheduler
- Network stack
  - HTTPสำหรับ OTA updates
  - Bluetooth LE สำหรับ AkiraMesh
- Drivers
- ระบบไฟล์ LittleFS
ประโยชน์ของ AkiraOS
- อัปเดตแอปพลิเคชันภาคสนามได้โดยไม่ต้องแฟลชเฟิร์มแวร์ใหม่
- ไม่ต้องคอมไพล์แอปใหม่สำหรับแต่ละแพลตฟอร์ม ไบนารีเดียวสามารถรันบน ESP32-S3, nRF5x และ STM32 ได้
- หากแอปเกิดข้อผิดพลาดหรือ Crash ตัวอุปกรณ์ยังคงทำงานต่อได้
- แต่ละแอปจะเข้าถึงเฉพาะฮาร์ดแวร์ที่ได้รับอนุญาตเท่านั้น เพิ่มความปลอดภัยของระบบ

AkiraOS architecture — โครงสร้างสถาปัตยกรรมของ AkiraOS

แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่ AkiraOS รองรับ:

Tier 1 support (รองรับดีที่สุด)
- Espressif Systems ESP32 series
  - ESP32-S3 (LX7) และ ESP32-H2/ESP32-C6 (RISC-V)
  - บอร์ดแนะนำ ESP32-S3-DevKitM-1 และ AkiraConsole V3 ฮาร์ดแวร์โอเพ่นซอร์สรุ่นใหม่ที่กำลังจะเปิดตัวบน Crowd Supply (เราจะนำเสนอรายละเอียดเพิ่มเติม รวมถึงราคา เมื่อผลิตภัณฑ์เปิดตัวอย่างเป็นทางการ)
- Native_sim รองรับการทดสอบบนเครื่อง x86-64 พัฒนาและดีบักได้โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ MCU จริง
Tier 2 support (รองรับในระดับรอง)
- Nordic nRF54L15 Arm Cortex-M33 MCU พร้อม BLE 5.4
- STM32 Arm Cortex-M microcontrollers
  - B-U585I-IOT02A Discovery kit (STM32U585AI)
  - STEVAL-STWINBX1 SensorTile Wireless Industrial Node Development Kit (STM32U585AI)
  - แพลตฟอร์ม STMH753/H723

ซอร์สโค้ดของ AkiraOS พร้อมคู่มือเริ่มต้นใช้งานเปิดให้ดาวน์โหลดบน GitHub และยังมี SDK แยกต่างหาก สำหรับพัฒนาแอปพลิเคชันนบนแพลตฟอร์มนี้ จากเอกสารบนเว็บไซต์โครงการพบว่ากำลังมีการพัฒนาแอปพลิเคชันบนสมาร์ตโฟนสำหรับตรวจสอบข้อมูลและสถานะของอุปกรณ์, จัดการแอปพลิเคชัน, สั่งอัปเดตเฟิร์มแวร์ผ่าน OTA, เข้าถึง Shell/Terminal ของอุปกรณ์ และเรียกดูไฟล์ภายในระบบ นอกจากนี้ยังมี Web Management Interface ที่สามารถเข้าถึงได้ผ่าน Wi-Fi หรือ USB เพื่อบริหารจัดการอุปกรณ์ได้อย่างสะดวกอีกด้วย

แปลจากบทความ : Docker for Microcontrollers? AkiraOS combines Zephyr RTOS with WebAssembly (WASM) applications