Embedded systems: что такое встраиваемые ОС на примере Windows

Опубликовано: Пн окт 25, 2021

Embedded operating system – это встраиваемая операционная система, состоящая из специально подобранных программных и аппаратных компонентов. Она отвечает за реализацию определенной функции или устройством. Встроенная система не предназначена для самостоятельного функционирования и является частью общей системы. Embedded system в основном используются как ОС реального времени.

Как устроены и работают встраиваемые ОС

Основные компоненты встраиваемых систем:

  • микропроцессоры;
  • интегральные схемы (ASIC);
  • программируемые логические матрицы (FPGA);
  • компоненты, служащие для удобного взаимодействия с пользователем.

В Embedded systems стандартно присутствуют: место для хранения исполняемого кода, временное хранилище с данными во время выполнения операций, входы и выходы. За исключением основных компонентов, встраиваемые системы, предназначенные для выполнения конкретных функций, имеют уникальное строение.

Этапы проектирования Embedded systems

Создание встраиваемой операционной системы требует владения не только языком программирования, но и знаниями из других областей науки и техники, перечень которых зависит от требуемой функциональности ОС. Это могут быть: электроника, информатика, автоматизация техпроцессов, робототехника. Поэтому, к созданию сложных встраиваемых систем привлекают квалифицированных специалистов разных специальностей.

Основные этапы программирования встраиваемых систем:

  1. Продумывание аппаратной части и поиск эффективных программных инструкций в общем виде, без детальной проработки.
  2. Программирование. Количество и сложность программных скриптов зависит от приложения, для которого они разрабатываются. Программы корректируются в соответствии с аппаратной частью встраиваемой ОС.
  3. Реализация. Вся группа специалистов, участвующая в разработке ПО и выборе аппаратной части встраиваемых систем, работает с учетом четко сформулированных требований к конечному продукту. Разработанная система должна точно выполнять возложенные на нее функции, быть надежной и безопасной в эксплуатации.

Использование Windows 10 IoT Enterprise

Компания Microsoft предлагает системы Windows 10 IoT Enterprise, специально предназначенные для использования в устройствах фиксированного назначения. Применение для этих целей универсальной настольной версии нерационально из-за ее высокой стоимости и ориентированности на работу в офисных условиях.

Использование IoT-версии Windows 10 обладает комплексом преимуществ, которые обеспечивают надежность и отказоустойчивость встраиваемых систем и устройства в целом при их эксплуатации.

Основные плюсы применения Windows 10 IoT Enterprise:

  • стоимость, которая в 2-3 раза ниже стоимости настольной версии Windows 10 Pro;
  • возможность использования в нестандартных условиях;
  • полная совместимость с приложениями и устройствами, работающими с Windows 10;
  • отсутствие автоматических обновлений;
  • наличие защиты от несанкционированных действий персонала или злоумышленников;
  • длительный жизненный цикл ОС;
  • готовый дистрибутив;
  • возможность включения режима, при котором ОС отправляет минимальное количество данных;
  • наличие сертификата ФСТЭК у версии Windows 10 IoT Enterprise LTSC.

Безопасность встраиваемых систем, использующих Windows 10 IoT Enterprise

Windows 10 IoT Enterprise оснащена интегрированными функциями, обеспечивающими безопасность приложения или устройства:

  • загрузка устройства осуществляется непосредственно в основное приложение с блокировкой доступа к интерфейсу ОС, актуально для киосков и подобных устройств;
  • допуск только к определенному перечню приложений;
  • наличие надежной защиты от вирусов и других негативных факторов, приводящих к необратимым изменениям ПО;
  • скрытые системные уведомления;
  • возможность подключения только разрешенных устройств или типов устройств;
  • блокировка клавиш и их сочетаний, предотвращающая сворачивание окон и выход в служебный интерфейс;
  • возможность настроить автоматическую перезагрузку при сбое драйверов.

Где используются встраиваемые системы

Встраиваемые системы на базе Windows 10 IoT Enterprise применяются в здравоохранении, промышленности, сфере видеонаблюдения, безопасности и других областях жизни, и с развитием IT-технологий Embedded systems постоянно расширяют границы своих сфер деятельности.

Информационные и платежные киоски

Информационные терминалы по продаже билетов, установленные на станциях метрополитена, значительно повышают качество обслуживания пассажиров. В таком терминале можно узнать баланс билетных носителей, пополнить его, получить необходимую информацию о возможных пересадках, воспользоваться другими удобными услугами.

Информационные и платежные киоски

Медицинские устройства

Встраиваемые операционные системы широко используются в здравоохранении. В спортивной медицине, диагностических и реабилитационных мероприятиях применяется лечебно-диагностический комплекс «Хабилект».

Фетальный монитор матери и плода «Ангеодин-ФМ» значительно облегчает проведение КТГ-исследования во втором и третьем триместрах беременности. Пользоваться таким оборудованием может средний медицинский персонал, а высококвалифицированные специалисты будут привлекаться только на стадии расшифровки.

Медицинские устройства

Торговля

Торговые точки без продавцов – пример внедрения самых передовых способов автоматизации процесса покупки. В таких магазинах используются: электронные ценники, энергосберегающее холодильное оборудование, кассы самообслуживания. Windows 10 IoT Enterprise, на базе которой работают все терминалы торговой сети без продавцов, обеспечивают защиту устройств от любых несанкционированных действий. Использование специализированного IoT-приложения позволяет вести с мобильного устройства удаленный контроль деятельности торговой площадки.

Торговые точки без продавцов

В ресторанах общественного питания в пиковые часы руководство вынуждено привлекать дополнительных кассиров. Избежать перерасходов на оплату персонала позволяет установка киосков самостоятельного заказа. Клиент выбирает блюда на экране и оплачивает покупку банковской картой или с помощью смартфона. Готовый скомплектованный заказ клиент забирает на стойке выдачи.

Безопасность на транспорте

Основой безопасности на транспорте является своевременное обнаружение угрозы. Новая компактная система досмотра может использоваться в условиях ограниченного пространства без потери уровня безопасности. Высокоэффективное программное обеспечение досмотровой системы позволяет обнаружить опасные и запрещенные к перевозке объекты, а также найти не просвечиваемые участки, где могут быть спрятаны такие предметы.

Новая компактная система досмотра

Перед применением устройств с Embedded systems их тщательно тестируют во всех вероятных при эксплуатации режимах, что позволяет избежать ошибок в процессе их использования.