embedded что это такое
Последнее время среди пользователей Windows 7 царит уныние и расстройство, ведь с 14 января 2020 года Microsoft прекратит ее поддержку. Неплохая операционная система была, но всему свое время, надо давать дорогу молодым.
Windows 7 начала свой путь 22 октября 2009 года, то есть к 14 января 2020 будет уже больше 10 лет.
реклама
У меня есть старый ноутбук, Windows 7 для которого подходит гораздо лучше, чем Windows 10. Поэтому я тоже озаботился вопросом завершения поддержки Windows 7 и стал искать выход.
реклама
А ее редакции в виде Windows Embedded POSReady 7 и Windows Embedded Compact 7, будут получать обновления до 12 октября 2021 года и 13 апреля 2021 года соответственно.
Microsoft Windows Embedded — семейство встраиваемых операционных систем Microsoft Windows для применения в специализированных устройствах. Существует несколько категорий продуктов для создания широкого спектра устройств, начиная от простых контроллеров реального времени и заканчивая POS-системами, такими как киоск самообслуживания или кассовый аппарат и промышленными системами. Windows Embedded доступна через специализированных дистрибьюторов Microsoft и должна поставляться конечному потребителю только вместе с устройством. Отличается более выгодной ценой по сравнению с настольными версиями, возможностями блокировки образа (Lockdown), продленным сроком доступности и продажи (до 15-ти лет).
Добавлю, что Windows Embedded еще и потребляет ресурсов меньше, чем обычная Windows 7, поэтому для слабых ноутбуков это то, что доктор прописал.
Я не буду скачивать образ Windows Embedded Standard 7 с торрент трекера, так как это пиратство и в сборках от дяди Васи может быть что угодно: и троян, и майнер, которые не будут видеть антивирусы.
Поэтому идем на сайт Microsoft по ссылке и нажимаем «Download».
реклама
Сайт предложит несколько частей архива, выбирайте нужную вам разрядность галочками и скачивайте.
После скачивания, в папке загрузки будут лежать несколько частей архива.
Щелкайте по первой части архива и он распакуется в iso файл.
реклама
Теперь надо воспользоваться программами UltraISO или Rufus и записать образ на флешку.
Вот содержимое образа.
Но не торопитесь извлекать флешку! Надо сразу добавить и файл русификации.
Его тоже скачиваем с сайта Microsoft по ссылке.
Жмите «Download», в открывшемся списке выбирайте нужный язык галочкой.
Все готово к установке.
Тут выбираем первый пункт.
Выбираем язык.
Далее идет установка. На мой старый ноутбук с медленным HDD устанавливалась довольно долго.
Стартовое окно отличается от обычной Windows 7.
Смотрим, что получилось.
Вот окно свойств системы и диспетчер задач. Памяти ест совсем немного. Пробный период равен 30 дням. Его можно законно продлить до 120 или 180 дней.
Теперь перейдем к русификации. Открываем панель управления.
Выбираем место хранения файла с языком.
Далее я опробовал обновление с помощью UpdatePack7R2 от simplix. Все прекрасно обновляется.
Но на таком медленном железе процесс длится очень долго, несколько часов, гораздо быстрее интегрировать UpdatePack7R2 в образ Windows.
После вышеописанных манипуляций мы имеем практически обычный Windows 7, но более шустрый и занимающий меньше места на жестком диске. И о поддержке обновлениями можно не беспокоиться еще больше года.
Я оставлю его у себя на ноутбуке и рекомендую вам попробовать.
Разработка встроенного ПО: введение
Привет, Хабр! Представляю вашему вниманию перевод статей Chris Svec, оригинал здесь. Публикуется с разрешения автора по лицензии CC-A-NC-ND.
Embedded software engineering 101: введение
Я запускаю цикл статей по обучению разработке встроенного программного обеспечения. Мы начнем с описания простого микроконтроллера, и после того, как Вы поймете, как он работает, разовьем это до понимания работы относительно сложных систем, таких как Fitbit или Nest.
Я назвал эту серию Embedded Software Engineering 101, и она начинается с этой недели прямо здесь в этом блоге.
Продолжайте читать для дальнейших объяснений и подробностей.
Одни строительные блоки на других строительных блоках.
Я работаю со встроенными системами и разрабатываю микросхемы уже более 14 лет. Мне нравятся встроенные системы — железо, софт и ограничения, которые связывают их вместе.
Любительская электроника и такие идеи, как Arduino, Adafruit и Sparkfun дали возможность легко накидать что-то из железа и софта за выходные (или месяц, или семестр), создав что новое, интересное и может быть даже полезное.
Это здорово! Предоставление людям возможности созидать — изумительная штука; если бы я хотел выражаться выспренно, то с придыханием назвал бы это «демократизирующей технологией».
Большая часть любительских проектов единовременные. Вы собираете нечто, делаете это настолько хорошим, насколько хватает времени или энергии, и двигаетесь дальше.
Я провел свою карьеру на противоположном конце спектра — создавая продукцию, которая выпускается в сотнях тысяч или миллионах или больше экземпляров — и это требует совсем другого образа мышления и системного подхода.
Я хочу учить людей, как писать встроенное ПО для такого рода систем. Я уже давно вынашивал эту идею курса/руководства/книги/блога «Embedded Software Engineering 101», и благодаря блогу Embedded.fm начинаю ее реализацию сейчас.
Я человек фундаментального типа, так что мой план — начать с основ, с простого описания простого микропроцессора, и развивать эту основу, пока вы не поймете, как работает относительно сложная встроенная система.
Моя цель — чтобы к концу этого цикла вы могли разобраться как работает Fitbit, термостат Nest или подобная встроенная система. Вы сможете начать работать со встроенными программными системами используя профессиональный опыт.
Embedded Software Engineering 101 предназначен для:
Так вот, я не Фейнман, но я уверен, что лучший способ понять систему — это начать с основ. Вооруженные этим пониманием, вы сможете создавать простые встроенные системы с простым софтом. И поняв сначала очень простую программу, вы сможете развивать это, создавая более сложное ПО по мере роста опыта.
Основы в первую очередь — это конечно только мое личное убеждение. Множество людей сделали полезные штуки с Ардуино без понимания чего бы то ни было из основ. Этот цикл статей для тех, кто все-таки хочет понимать основы и все, что на них построено.
Конечно мы должны задаться вопросом — где правильный уровень чтобы начать с этих самых «основ»? Транзисторы и логические вентили? Нет, это слишком низкий уровень для старта со встроенным ПО. Подключение к распространенным датчикам? Нет, это слишком высокий уровень, требуется слишком много знаний чтобы начать с этого.
Я думаю правильный уровень основ это встроенный микропроцессор. Не обязательно понимать физику или электронику чтобы использовать встроенный микропроцессор, также не обязательно быть экспертом в программировании.
Так что с этого мы и начнем в следующей статье.
Предупреждение о предвзятости: в прошлой жизни я был архитектором/разработчиком процессоров. Начать этот цикл с понимания как работает ЦПУ может быть не лучшим способом для понимания встроенных систем, но именно так работает мой мозг. Обязательно попробуйте другие курсы/руководства и т.д., если не станете понимать этот после нескольких статей.
Embedded software engineering 101: основы микроконтроллера
Мы начнем наше путешествие Embedded Software Egineering 101 со скромного микроконтроллера. Микроконтроллер (или микропроцессор) это основной строительный блок всех вычислительных систем, встроенных и прочих.
МК кажется довольно сложным, но он состоит из трех простых вещей: инструкции, регистры и память. Инструкции это те штуки, которые микроконтроллер знает как выполнять. Простой МК умеет выполнять не так уж много — у него может быть например 20 или 30 инструкций. В дальнейшем в этом цикле я буду использовать микроконтроллер MSP430 от Texas Instruments, у которого только 27 инструкций.
Просто фотография МК (TI MSP430F5529)
Эти 27 инструкций — единственное, что MSP430 умеет делать. Он может сложить два числа, вычесть из одного числа другое, переместить числа с одного места в другое или выполнить 24 другие простые операции. 27 операций может показаться недостаточно чтобы сделать что-либо полезное, но на самом деле их хватит с избытком, чтобы выполнить любую мыслимую программу.
Хорошо, значит у микроконтроллера есть инструкции, которые делают что-то с числами. Но где находятся эти числа? Регистры и память! Инструкции оперируют числами, которые хранятся в регистрах и памяти.
Регистры это очень быстрое хранилище, содержащее числа, которыми оперируют инструкции. Можно думать о них, как об используемом инструкциями блокноте. МК содержит немного регистров, обычно 8-32. Например, у MSP430 16 регистров.
Память это тоже хранилище для чисел, но она гораздо объемнее и медленнее чем регистры. У микроконтроллера может быть 64 кБ, 256 кБ или даже более 1 МБ памяти. У MSP430F5529 около 128 кБ памяти; это более чем в 8000 раз превосходит количество его регистров!
Прежде чем мы начнем рассматривать примеры, я призываю вас достать лист бумаги и ручку или карандаш и прорабатывать эти примеры по мере чтения. Прорабатывать их на бумаге сложнее, чем просто читать, что я написал. Таким образом вы внимательнее подойдете к процессу, и шансы на запоминание изученного будут выше.
Давайте рассмотрим вымышленный, но характерный пример микроконтроллера.
Пусть скажем у нашего МК 4 регистра и 8 ячеек памяти. Регистры обычно называют как-нибудь креативно, например «R0», «R1» и т.д., поступим и мы так же. На ячейки памяти обычно ссылаются по их номерам, также называемым адресами памяти, начиная нумерацию с 0. Вот так будут выглядеть наши регистры и память:
И теперь я помещу в них некоторые значения:
Теперь нашему вымышленному микроконтроллеру нужны какие-нибудь инструкции.
Совокупность инструкций, которые знает МК, называется его набором инструкций. Пусть скажем в наборе будет три инструкции: ADD (сложить), SUB (сокращение от «subtract» — вычесть) и MOVE (переместить). Инструкции должны получать откуда-то числа, которыми они оперируют, и также помещать куда-то свои результаты, так что некоторые из них содержат информацию о том, где находятся входные и выходные данные.
Пусть, например, у нашей инструкции ADD два источника и один приемник данных, и все они должны быть регистрами. Руководство может описывать эту инструкцию примерно так:
ADD регИст, регПрм
Инструкция ADD добавляет значение регистра «регИст» к значению регистра «регПрм» и сохраняет результат в регистре «регПрм»
Резюме: регПрм = регИст + регПрм
Пример: ADD R1, R2 выполняет операцию R2 = R1 + R2
Это общепринято в инструкциях — использовать один из источников также в роли приемника, как делает инструкция ADD, используя регПрм в качестве и источника и приемника данных.
«ADD R1, R2» — это язык ассемблер для микроконтроллера, это нативный язык программирования МК.
Давайте определим SUB в том же стиле:
SUB регИст, регПрм
Инструкция SUB вычитает значение регистра «регИст» из значения регистра «регПрм» и сохраняет результат в регистре «регПрм»
Резюме: регПрм = регПрм — регИст
Пример: SUB R3, R0 выполняет операцию R0 = R0 — R3
И наконец пусть у инструкции MOVE один источник и один приемник, и либо:
1. MOVE регИст, регПрм
2. MOVE памИст, регПрм
3. MOVE регИст, памПрм
Инструкция MOVE копирует данные из аргумента Ист в аргумент Прм.
Резюме: есть три типа инструкции MOVE
1. регПрм = регИст
2. регПрм = мемИст
3. мемПрм = регИст
Пример: я покажу примеры инструкции MOVE ниже в этом посте.
Одно замечание о слове «move», используемом для этой инструкции: большая часть наборов инструкций используют именно его, хотя в действительности данные копируются, а не перемещаются.
Название «move» может создать впечатление, что операнд-источник инструкции уничтожается или очищается, но на самом деле он остается в покое, модифицируется только приемник.
Давайте пройдемся по нескольким примерам используя наш вымышленный микроконтроллер.
На старте наши регистры и память выглядят так:
Теперь выполним на МК следующую инструкцию:
Она берет значение R1, складывает его со значением R2 и сохраняет результат в R2. Процессор выполняет большую часть инструкций за одну операцию, но я разобью выполнение каждой инструкции ADD, SUB и MOVE на несколько шагов стрелкой «=>» ведущей через замены (регистр/память => значение):
После выполнения этой инструкции память неизменна, но регистры теперь выглядят следующим образом, с изменившимся значением написанным красным:
Обратите внимание, что R1 неизменен; изменился только регистр-приемник R2.
Следующей давайте попробуем инструкцию SUB:
Она берет значение R3, вычитает его из значения R0, и сохраняет результат в R0:
После выполнения этой инструкции память неизменна, но регистры теперь выглядят таким образом:
И наконец давайте попробуем пару версий инструкции MOVE:
Эта инструкция MOVE копирует в R0 значение R2:
И теперь регистры выглядят так:
Дальше мы скопируем регистр в память:
Эта инструкция MOVE копирует в ячейку памяти 3 значение R3. Квадратными скобками в нашем наборе инструкций обозначаются ячейки памяти.
Регистры неизменны, но память меняется:
И для нашего последнего примера мы скопируем значение из памяти в регистр:
Здесь значение ячейки памяти 6 копируется в регистр R0:
Память неизменна, а регистры теперь выглядят следующим образом:
Верите или нет, но если вы поняли большую часть того, что мы только что обсудили насчёт инструкций, регистров и памяти, то вы понимаете основы микроконтроллеров и языка ассемблер.
Конечно я опустил множество деталей. Например, как МК получает инструкции для выполнения?
Есть ли более интересные инструкции, чем только простые математические и инструкции копирования? Память это то же самое, что RAM или флэш, или нет?
Мы ответим на эти вопросы в следующей статье.
Embedded-программист
Системное программирование – новая отрасль, которая пока развивается, поэтому embedded-программисты всегда могут найти достойное рабочее место с высокой заработной платой. Для работы необходимо высшее техническое образование.
Embedded-программист — это специалист, занимающийся разработкой, сопровождением, тестированием встроенного программного обеспечения. Кстати, в 2021 году центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию. Он сам расскажет вам, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.
Краткое описание
Представители этой профессии являются узкоспециализированными специалистами, оплата труда которых очень высокая. Они могут работать в офисе, но часто их труд сопряжен с командировками, во время которых специалист проводит тюнинг, настройку или тестирование оборудования и ПО в филиалах компании.
Чаще всего работодатели требуют, чтобы у разработчика был стаж работы не менее 3-5 лет, а также важно наличие поверхностных знаний об особенностях того оборудования, для которого ему придется разрабатывать ПО.
Особенности профессии
Опытный embedded-программист высоко ценится работодателем, ведь не каждый человек, получивший профильное образование, выполняет свою работу качественно. Специалист может работать с разным программным обеспечением, но чаще всего он выбирает для себя оборудования одного типа, которым занимается в течение всей своей карьеры.
В обязанности представителя этой профессии входит:
Этот специалист работает в команде людей, которые занимаются разработкой встроенного ПО, поэтому он должен уметь подчиняться руководителю, точно выполняя его требования и поставленные задачи.
Специалист должен иметь высшее техническое образование, отлично знать специфику оборудования и программного обеспечения.
Заметим, что если вы страдаете от заболеваний сердца, органов зрения, аллергии, тремора, то эту специальность лучше не выбирать в качестве профильной.
Плюсы и минусы профессии
Плюсы
Минусы
Важные личные качества
Работа этих специалистов хорошо оплачивается, чем и обусловлено большое количество профессиональных обязанностей и требований от потенциального работодателя. Во-первых, специалист должен иметь желание постоянно обучаться, во-вторых, он должен уметь работать в команде.
Встраиваемые системы: Windows специального назначения
О могущественные хабрамэн и прекраснейшие хабравимен! Ничтожный заметил, что сура о блистательной Windows Embedded ещё не записана в книге мудрости хабра. Да будет дозволено мне, недостойному, поведать вам одну поучительную историю о том как был построен и внедрён особо пуленепробиваемый Windows ® ™ на объектах одной российской железнодорожной корпорации.
Как мы дошли до жизни такой
Итак, одним утром, в нашу скромную обитель Системного ПО прибыл гонец от программистов с ужасными и печальными новостями. Истинно говорю вам — программцы в командировке не смогли обновить ПО на рабочем месте, т.к. оное обуял шайтан и заселил его вирусами, троянами, порнобаннерами и контерстрайком (сауирщенно неуиновные пользователи были сауирщенно ни при чём).
ПО представляет собой АРМ электромеханика СЦБ, написано на VC++ 6 + MFC + WINAPI.
Наш мудрейший халиф, узнав о таком непотребстве, созвал диван. И так говорили придворные мудрецы и звездочёты:
Антивирус не был установлен по причине отсутствия на станциях интернета (станции раскиданы по всей поверхности России и ездить с офлайн базой для обновления — как-то не вариант). На некоторых станциях есть выход в интранет, где есть корпоративный антивирус, но во-первых: не на всех, во-вторых: антивирус там — хтонический Symantec, старый и добрый.
Спустя некоторое количество служебок, было принято решение заменить десктопный Windows на что-то более прочное и надёжное, но при этом win32-совместимое. Из всей массы подходящих платформ был выбран Windows XP Embedded, т.к. по нему уже имелись наработки да и вообще, классная себе такая система.
Windows XP Embedded — это встраиваемая компонентная операционная система на базе Windows XP Professional Edition и предназначена для применения в различных встраиваемых системах: системах промышленной автоматизации, банкоматах, медицинских приборах, кассовых терминалах, игровых автоматах, VoIP-компонентах и т. п. Windows XP Embedded включает дополнительные функции по встраиванию, среди которых фильтр защиты от записи (EWF и FBWF), загрузка с флеш-памяти, CD-ROM, сети, использование собственной оболочки системы и т. п.
В настоящий момент известна как Windows Embedded Standard.
Windows on steroids
Но это всё скучно и просто. Начальство прониклось идеей модульного ПО™, которая заключается в разделении прикладного, системного ПО и конфигурации на «модули» — образы ФС, объединяющие ПО по функциональным признакам. Плюсы такого подхода:
Очевидных минусов вроде бы нет, казалось бы — внедряй и радуйся. Но то, что для QNX (изначально модульная система разрабатывалась для наших промышленных компьютеров) было просто и естественно в Windows стало адовой мигренью и выглядело как попытка скрестить морского ежа с подъёмным краном. В итоге реализовать таки получилось, но обо всём по порядку.
Усекновение Windows
Проблема отключения PnP-устройств может быть решена несколькимиспособами (а ещё есть devcon), но этот меня привлёк своей глобальностью, т.е. заодно с USB-накопителями будут отключены любые другие несанкционированные периферийные устройства, но, при этом сохранится возможность заменить USB-мышь\клавиатуру (т.к. драйвер имеется в системе и он содержит цифровую подпись — такие драйвера устанавливаются автоматически)
Монтирование образов
Поиски ПО для монтирования образов в Windows были долгими и мучительными. Попадались только реализации RAM-drive, что безусловно классно, но не то. Вспомнил, что в комплект Windows Virtual Server включена утилита для монтирования файлов vhd, но как добавить её в мою WinXP и легально ли это вообще, мне так и не открылось. Проект века уже почти накрылся медным тазом, я прикидывал как бы отделаться меньшей кровью и избежать разработки собственного драйвера, как вдруг в гугле всплыла ссылка на отличнейший filedisk. Подходит по всем статьям — может монтировать образы как логические диски (эмулировать носитель он не умеет, но это и не требовалось), выполнен в виде драйвера, что позволяет легко добавить в проект XP Embedded, из коробки содержит консольную утилиту для управления дисками — то что надо для использования в стартовых скриптах. В общем — стопроцентное попадание.
Драйвер установлен, но где же взять сами образы? Берём dd for windows и создаём из её виртуального /dev/null образы требуемого размера. Подключаем их с помощью filedisk, видим логические диски без ФС, создаём на них NTFS, заполняем содержимым.
На одном из образов я разместил стартовые скрипты, которые запускаются после логона и производят некоторые настройки(установка IP-адреса, разрешения экрана и т.п. из конфиг-файла). Ясно, что к моменту логона, образы уже должны быть примонтированы. И тут я перепробовал кучу вариантов — Schtasks, который позволяет выполнять задачу при логоне (но он срабатывал как-то далеко не всегда), загонял скрипт монтирующий диски в сервисы с помощью sc — при этом, содержимое образов было недоступно пользовательским аккаунтам от имени которых запускалось прикладное ПО (как вариант можно было бы перенести задачи из скриптов в службу, но скриптоложство мне почему-то милее этого бездушного C++). В итоге сколхозил — AutoExNt выполняет монтирование перед логоном, а задачи конфигурирования системы исполняются с помощью зашифрованных cpau-заданий от имени администратора (т.к. автологон происходит под аккаунтом обычного пользователя). Это был первый из стабильно работающих вариантов, а отладка к тому моменту так меня достала, что плюнул на уродство способа и оставил как есть.
Дополнительно, разработал небольшую простую утилитку автозапуска, т.к. из проекта был исключён Explorer Shell и ключи авторана в реестре никто не обрабатывал, а программы на старте запускать кому-то надо было.
На этом мои мучения с системным ПО Windows в принципе окончились, настало время подумать как же вся эта хрень будет устанавливаться на целевую машину.
Развёртывание
Windows XP Embedded не содержит в себе инструментов для разметки и форматирования диска, в отличие от обычной Windows XP. Т.е. установка XPe заключается в копировании структуры каталогов проекта в корень раздела, отформатированного в FAT32/NTFS и помеченного как активный (флаг boot установлен). Комплект поставки XPe включает в себя диск WinPE, который содержит необходимые для разметки утилиты, но сценарии применения этого диска довольно туманны(например, он не может быть использован как диск восстановления). Похвалив про себя такую заботу о пользователях, я решил вообще не связываться с продукцией Microsoft для развёртывания XPe (хотя есть вроде бы бесплатный Windows AIK, но по предыдущему опыту попыток разобраться в лицензионных ограничениях продуктов Microsoft было принято решение поискать чего-то на стороне).
Решил попытать счастья с GNU/Linux, т.к. драйвер ntfs-3g уже довольно давно был стабильным и вполне себе работал (и, кстати, в довольно странных местах — по блажи Realtek, в SDK для их мультимедиа-платформ используется как ФС по умолчанию для внешних накопителей). Взял Live-CD Ubuntu LTS, очистил его от логотипов и упоминания Ubuntu (ибо для глубокой модификации системы Canonical выдвигает такие требования) и начал кастомизировать. Выбор дистрибутива был обусловлен личными предпочтениями.
Первая версия среды развёртывания представляла из себя bash-скрипт, который общался с пользователем с помощью zenity. Простенько и со вкусом. Была забракована, как недостаточно божественная в плане UI.
Вторая версия была написана на Mono (C# — корпоративный стандарт) и содержала в себе чуть ли не все графические элементы GTK. Высокая комиссия отметила, что UI по-прежнему недостаточно божественен, но таки жизнеспособен.
Сама процедура установки состояла из вызова внешних утилит — parted для разметки, mkfs.ntfs из пакета ntfsprogs(ntfstools) для создания ФС и rsync для копирования данных с установочного носителя.
Дальше — ребут и переход непосредственно к развёртыванию Windows Embedded.
Заключение
Сейчас Windows XP Embedded (Windows Embedded Standard 2009) стремительно теряет актуальность (хотя поддержка будет продолжаться до 2015 года) — на смену ей пришла Windows Embedded 7, которая гораздо, гораздо, гораздо удобнее XPe, однако разработкой с её использованием занимается мой коллега, я же описал (как мог, хе-хе) собственный опыт. Надеюсь кто-то найдёт что-нибудь полезное в этом сборнике вредных советов.
В завершении приведу список полезных ресурсов по Windows Embedded: