Windows Embedded – технологии для современного мира

Александр Кузнецов

Журнал Автоматизация в промышленности

№3 2012

Мир встраиваемых систем быстро эволюционирует. Многие современные встраиваемые компьютеры по вычислительной мощности уже сопоставимы с ПК, произведенными несколько лет назад. Интеллектуальные устройства могут иметь развитые графические и мультимедийные возможности, поддерживать ресурсоемкие приложения, обрабатывать большие объемы данных. Встраиваемые системы все чаще обладают развитыми коммуникациями – от съемных накопителей данных до беспроводной связи, что позволяет использовать их для сбора и передачи данных в самых разных сферах – на транспорте, в медицине, торговле, промышленной автоматизации, потребительской электронике и др. В повседневной жизни мы активно пользуемся встраиваемыми системами – совершаем платежи с помощью терминалов, приобретаем товары в киосках самообслуживания, получаем информацию в интерактивных справочных системах, просматриваем видеоролики и рекламу на цифровых вывесках, не говоря о смартфонах, портативных плеерах и других персональных устройствах. Автомобильные информационно-развлекательные системы и цифровые панели интегрируют в себе такие разнородные данные, как показатели приборов, прогноз погоды в месте назначения и загруженный из Internet трек-лист альбома, воспроизводимого в медиаплеере.

Широкая востребованность и активное развитие встраиваемых систем обусловлены, с одной стороны, растущими ожиданиями их потребителей, и, с другой – стремлением компаний использовать потенциал встраиваемых компьютеров для усовершенствования производственных процессов, обслуживания клиентов, мониторинга и других задач. Конкуренция между производителями интеллектуальных устройств стимулирует оптимизацию разработки последних: производителю нужен приемлемый баланс между стоимостью программной и аппаратной платформ для устройств, затратами на разработку ПО, а также на обслуживание и модернизацию устройств в долгосрочной перспективе. Существенную роль в этом балансе играет встраиваемая ОС – она определяет множество статей расходов, связанных с созданием устройства. Вот несколько факторов, влияющих на выбор ОС производителем встраиваемых систем:

• Популярность у разработчиков. Чем больше программистов отдают предпочтение данной ОС, тем проще собрать квалифицированную команду для реализации проекта на её основе.
• Развитость поддержки оборудования. Решение проблем программно-аппаратной совместимости – трудоемкая задача, требующая высококвалифицированных специалистов, поэтому сведение этих проблем к минимуму (а в идеале – к нулю) способно существенно сократить проектные расходы.
• Интеграция с инфраструктурными технологиями прикладного уровня. Усложнение ПО интеллектуальных устройств стимулирует стандартизацию их графических и коммуникационных сред, подсистем управления устройствами, средств повышения безопасности, управления конфигурациями и др. Возможность обеспечить требуемую инфраструктуру при помощи готовых решений существенно ускоряет и удешевляет разработку устройства.
• Простота освоения. Встраиваемые ОС поставляются с инструментами разработки целевых устройств. Если цикл разработки встраиваемого ПО с помощью этих инструментов состоит из несложных процедур, то специалисты экономят время на их изучение.

Компания Microsoft работает на рынке встраиваемых систем с середины 1990-х годов и предлагает спектр решений, отвечающих жестким требованиям современных разработчиков интеллектуальных устройств. В основе этих решений лежат операционные системы Windows Embedded, которые делятся на пять семейств: Standard, Compact, POSReady, Server и Enterprise. ОС Server и Enterprise технически идентичны «настольным» и серверным ОС компании Microsoft и отличаются от них лишь особыми условиями лицензирования, поэтому основное внимание будет сконцентрировано на семействах Standard, Compact и POSReady.

Windows Embedded Standard – операционные системы на базе настольных ОС Windows XP Professional и Windows 7 Ultimate. Драйверы и приложения «настольных» ОС работают в Windows Embedded Standard без каких-либо модификаций, что позволяет в полной мере использовать и существующее ПО, и опыт Windows-разработчиков для написания новых программ. Для специфических задач, связанных с созданием встраиваемых систем, в Windows Embedded Standard предусмотрены функции под общим названием Embedded Enabling Features (EEF, специализированные возможности для встраивания). Эти функции позволяют загружать ОС с USB-накопителей, CD-ROM, Compact Flash и по сети, блокировать появление диалоговых окон, системных сообщений и нежелательных приложений, перехватывать запись данных на носители, не вызывая ошибок в программах, создавать бесконсольные устройства и получать удалённый доступ к ним. Новейшая операционная система Windows Embedded Standard 7 поддерживает широкий спектр технологий, используемых в «настольной» ОС Windows 7. Функции Multitouch и распознавания жестов, технологии Windows Aero и Silverlight 4.0 дают возможность создавать пользовательские интерфейсы с сенсорными экранами и развитыми мультимедийными возможностями. Технологии виртуализации и удаленного доступа к рабочему столу (Virtual Desktop Infrastructure, Remote Desktop Protocol 7.0 с технологией RemoteFX) позволяют строить клиент-серверные системы, где тонкие клиенты имеют полноценный доступ к серверным периферийным устройствам и графическим функциям. Интеграция с Active Directory, поддержка System Center Configuration Manager (SCCM) и Windows Server Update Services (WSUS) дает возможность развертывать обновления для Windows и собственного ПО, а также обеспечивать единообразие настроек устройств в распределенной среде. Процедуры создания, поддержки и клонирования образов штатными средствами Standard 7 не отличаются сложностью – к примеру, авторизованный курс Microsoft по разработке устройств на Windows Embedded Standard 7 позволяет изучить многие их аспекты всего за 2 дня.

Операционные системы Windows Embedded Compact (также известные как CE) поддерживают процессорные архитектуры x86, ARM, MIPS и SH-4, жесткое реальное время и позволяют создавать образы целевых систем размером от нескольких сотен килобайт (типичный размер образа составляет несколько мегабайт). Новейшая ОС Windows Embedded Compact 7 является эффективной платформой для современных компактных интеллектуальных устройств. Для создания развитых пользовательских интерфейсов она предоставляет технологии multitouch и распознавания жестов, Windows Embedded Silverlight Tools, а также Adobe Flash 10.1 с возможностью отображения флеш-содержимого без графических элементов браузера. Коммуникационные средства включают в себя готовые сетевые протоколы (сотовая связь, Bluetooth, Wi-Fi, SNMP), а для повышения информационной безопасности доступны технологии Kerberos, NTLM, а также криптографические службы. Поддержка аппаратных платформ в Windows Embedded Compact 7 обеспечивается с помощью штатного набора готовых BSP и драйверов, большая часть которых поставляется вместе с исходными кодами, существенно упрощающими их модификацию. Инструментарий разработчика под названием Platform Builder интегрируется в среду Visual Studio 2008 SP1 и включает в себя средства удалённой работы с устройством, анализа поведения и тестирования системы, а также разработки приложений на основе технологии .NET Compact Framework.

Операционные системы Windows Embedded POSReady оптимизированы для разработки и эксплуатации устройств в сфере обслуживания и торговли, и их основная цель – обеспечить максимально быстрый вывод точки обслуживания на рынок. Инструменты разработки в этих ОС замещены средствами установки и конфигурирования ПО, что значительно упрощает и удешевляет создание и поддержку мелкосерийных систем, состоящих из готовых программных модулей. Одна из ключевых возможностей ОС Windows Embedded POSReady – среда POS for .NET для создания приложений, абстрагированных от конкретных периферийных устройств. Кроме того, в состав Windows Embedded POSReady входят некоторые EEF-технологии. На сегодняшний день новейшей ОС в семействе POSReady является Windows Embedded POSReady 7, основанная на возможностях Windows 7.

Прогресс в сфере встраиваемых процессоров и оборудования создаёт благоприятную среду для качественного развития интеллектуальных устройств, которое приводит к росту ожиданий потребителей и стремлению компаний использовать возможности современных встраиваемых систем в бизнес-целях. Конкуренция стимулирует производителей устройств использовать в своих разработках стандартные инфраструктурные решения и инструменты, позволяющие максимально быстро вывести продукты на рынок. Компания Microsoft встречает современные тенденции во всеоружии и предлагает технологическую платформу, которая способна сделать разработку встраиваемых решений привлекательной как с технической, так и с коммерческой точки зрения. Все операционные системы Windows Embedded предоставляют производителям интеллектуальных устройств комплекс технологий для создания мощных, визуально привлекательных продуктов с развитыми коммуникационными возможностями, средствами информационной и функциональной безопасности, при этом максимально используя готовые наработки и опыт разработчиков.

Полный текст статьи

Александр Кузнецов - Руководитель направления образовательных проектов