Windows Embedded 8 Standard: обзор средств разработки
Вступайте в нашу группу в VK https://vk.com/controlengineeringrus , чтобы ничего не пропустить из мира автоматизации
Данная публикация открывает цикл статей, посвященных новейшей (выход состоялся в марте этого года) встраиваемой ОС Windows Embedded 8 Standard.
Поскольку наверняка найдутся читатели, малознакомые или вовсе незнакомые с Windows Embedded, то имеет смысл начать с краткого введения. Термин Windows Embedded является собирательным для всех технологий, продуктов и решений компании Microsoft, ориентированных на применение во встраиваемых системах. В первую очередь это, конечно, специализированные операционные системы. Следует подчеркнуть, что это не одна, не две, а целый спектр ОС, каждая из которых наилучшим образом подходит для решения определенного круга задач. Таким образом, по назначению ОС Windows Embedded можно в первом приближении разделить на три категории:
- Семейство ОС для устройств, в основе которых может лежать не только x86-я архитектура, но также ARM, MIPS или SH4 — Windows Embedded Compact. Архитектура данных систем значительно отличается от архитектуры любой из настольных ОС компании Microsoft. Изменения в архитектуре данных систем нацелены на достижение трех основных целей: кроссплатформности (поддержка x86, ARM, MIPS и SH4), компактности (размер ядра составляет порядка 500 кбайт) и поддержки режима реального времени. Характерными примерами использования Embedded Compact являются автомобильные навигаторы, терминалы сбора данных, тонкие клиенты и промышленные контроллеры.
- Пожалуй, самый распространенный класс — устройства на базе архитектуры x86 без особых требований по работе в режиме реального времени. В данной категории возможности по выбору ОС значительно шире и представлены тремя направлениями: Embedded Enterprise, Embedded Standard и Embedded Industry (ранее известная как Embedded POSReady). Перечисленные линейки встраиваемых ОС объединяет тот факт, что в их основе лежат настольные ОС. В этом, собственно, заключается их основное преимущество, поскольку при разработке могут быть задействованы существующие наработки, включая драйверы устройств и ПО, разработанное под настольные ОС. Если говорить про отличия между указанными системами, то они заключаются в форме представления функционала классической версии Windows. Системы линейки Enterprise — это полные аналоги соответствующей версии настольной системы, а именно Windows XP Professional, Windows Vista Business/Ultimate, Windows 7 Professional/Ultimate или Windows 8 Professional, со специальными условиями лицензирования для использования во встраиваемых решениях. Системы Windows Embedded Standard (о последней версии в данной линейке и пойдет в дальнейшем речь) представляют собой компонентные версии тех же Windows XP Professional, Windows 7 Ultimate или Windows 8 Professional. Таким образом, размер инсталляции ОС можно варьировать в зависимости от требуемой функциональности, что в свою очередь позволяет повысить производительность и отказоустойчивость решения. Компонентный подход — это не единственный «козырь» линейки Windows Embedded Standard. Данное семейство также обладает уникальными расширенными возможностями по встраиванию ОС в устройства. Примером таких возможностей являются загрузка с USB-накопителей, фильтр клавиатурного ввода, средства подавления нежелательных окон в интерфейсе ОС и сторонних приложений и многое другое, о чем более подробно будет рассказано в следующих статьях. Замыкающая данную категорию систем линейка Industry (ранее POSReady) ориентирована на конкретные вертикальные рынки: сфера обслуживания и (в последней версии, Embedded 8 Industry) промышленная автоматизация. С технической точки зрения, Embedded Industry является заранее скомпонованной версией Embedded Standard, что позволяет быстро разворачивать систему по аналогии с настольной версией и при этом использовать преимущества технологий для встраивания, которые недоступны в линейке Embedded Enterprise. Несмотря на то, что изначально настольная система, а значит и построенные на ее базе встраиваемые версии Embedded Standard и Embedded Industry, не предназначена для работы в режиме реального времени, существуют сторонние расширения реального времени (RTX, IntervalZero и т. д.).
- Серверные ОС. Справедливости ради нужно сказать, что системы Embedded Server, как и системы линейки Embedded Enterprise, по большому счету отличаются от продуктов в классическом канале дистрибуции лишь условиями лицензирования.
Подводя итог краткому обзору платформы Windows Embedded, следует отметить два ключевых преимущества данных систем. Во-первых, это единство платформы, что позволяет интегрировать устройства на базе Windows Embedded в уже существующую инфраструктуру и реализовывать сценарии тесного взаимодействия между различными устройствами, включая персональные мобильные устройства, настольные системы и серверные компоненты. Второй важный момент связан со временем доступности и поддержки продуктов. ОС Windows Embedded доступны в течение 15 лет с момента выпуска. В качестве примера можно сказать, что Windows XP Professional до сих пор доступна в канале Windows Embedded, в то время как OEM и тем более Retail-версии уже давно не доступны.
Средства разработки Embedded 8 Standard
Средства разработки встраиваемой ОС Windows Embedded 8 Standard включают следующие инструменты:
- мастер установки образа ОС (Image Builder Wizard), далее IBW;
- редактор конфигурации образа (Image Configuration Editor), далее ICE;
- редактор компонентов (Module Designer);
- агент обновления (Windows Embedded Developer Update), далее WEDU;
- вспомогательные утилиты.
IBW служит для развертывания ОС на устройстве и представляет собой установочную среду на базе сервисной ОС Windows PE 4.0, в которую интегрирована программа установки и дистрибутив компонентов Embedded 8 Standard. В качестве загрузочного носителя для IBW может быть использован DVD или диск USB-Flash. В поставке средств разработки идет два DVD-диска с IBW: один для x86-й, другой для x64-й архитектуры. Забегая вперед, следует отметить, что средства разработки позволяют создавать собственные версии дисков IBW, например с целью обновления дистрибутива компонентов.
Сразу после загрузки IBW на устройстве запускается программа установки (рис.1). На исходном экране предоставляется возможность интерактивной установки (пункт Install Now ), установки в автоматическом режиме при помощи заранее созданного файла ответов или WIM-файла (пункт Deploy a Configuration File or WIM ) и выход в командную строку для выполнения различных сервисных операций, например подготовки диска (пункт Launch WinPE Command Prompt ). Для установки ОС в ручном режиме следует выбрать пункт Install Now . После ввода ключа продукта и принятия лицензионного соглашения необходимо выбрать шаблон устройства (рис. 2), DigitalSignage, Retail или ThinClient, либо отказаться от использования шаблона.
Шаблон представляет собой функционально законченный набор компонентов и позволяет сократить время на развертывание системы, что особенно ценно на этапе прототипирования. После выбора шаблона есть возможность установить драйверы устройств (рис. 3) и, при необходимости, внести изменения в состав компонентов (рис. 4). Если в конфигурацию образа были добавлены (или удалены) компоненты, то для продолжения процесса установки необходимо выполнить разрешение зависимостей, нажав кнопку Resolve Dependencies (рис. 4). В результате разрешения зависимостей в образ будут добавлены все необходимые или исключены ненужные компоненты. Иногда программа установки не может сделать это автоматически и предлагает выполнить разрешение зависимостей вручную (рис. 5). В рассматриваемом примере после добавления компонента Unbranded Screens , отключающего логотипы компании Microsoft на служебных экранах, возник взаимоисключающий конфликт с компонентом Branded Screens . Для разрешения данного конфликта необходимо выбрать только один из них. После того как разрешение зависимостей будет успешно выполнено, необходимо выбрать раздел на диске для установки ОС. Далее процесс установки переходит в неинтерактивный режим, по завершении которого можно будет продолжить конфигурирование системы, установить драйверы и ПО.
В принципе, для установки ОС достаточно иметь носитель с IBW и собственно устройство. Остальные средства, с которыми мы познакомимся в этой и последующих статьях, являются вспомогательными и требуют установки на ПК под управлением Windows 7 или старше.
Редактор конфигурации образа, ICE, служит для подготовки конфигурационных файлов, которые впоследствии будут использованы в IBW для установки ОС в автоматическом режиме (рис. 1, пункт Deploy a Configuration File or WIM ). При первом запуске ICE необходимо указать размещение каталога компонентов (рис. 6) — при установке с настройками по умолчанию каталог размещается в папке C:\Windows Embedded Catalog . Далее для создания нового конфигурационного файла необходимо в главном меню выбрать File–> New Configuration File . Сразу после создания конфигурационный файл содержит единственный компонент Embedded Core — ядро ОС Embedded 8 Standard (рис. 7). Также можно не начинать «с чистого листа», а воспользоваться одним из шаблонов, которые находятся в папке каталога компонентов.
При помощи каталога компонентов в левой части окна ICE (рис. 7) можно добавлять компоненты в конфигурацию образа, а на панели справа настраивать их параметры. Возможность настройки параметров для каждого компонента позволяет максимально автоматизировать процесс установки ОС. Так же, как и в IBW, для обеспечения работоспособности образа следует выполнить разрешение зависимостей. Средства по проверке и разрешению зависимостей сосредоточены в пункте Validate главного меню. При этом можно выполнить проверку без добавления компонентов в конфигурацию (пункт меню Validate Only ), проверить и добавить необходимые компоненты (пункт меню Add Required Modules ), а также добавить обновления для используемых в конфигурации компонентов (пункт меню Add Applicable Updates ). В случае если автоматически разрешить зависимости не удается, на панели Messages в нижней части окна ICE появляются соответствующие сообщения (рис. 8). Разрешение таких зависимостей выполняется вручную (рис. 9). По завершении компоновки функционала системы, настройки параметров модулей и разрешения зависимостей необходимо сохранить конфигурацию образа в файл для дальнейшего использования в IBW.
Помимо средств по работе с конфигурационными файлами, ICE предоставляет возможность создания собственных сервисных и установочных дисков. Эти функции доступны через пункт Tools главного меню и сосредоточены в разделе Create Media .
Редактор компонентов, Module Designer, служит для разработки собственных модулей. Модуль представляет собой набор файлов и инструкций для их установки в системе. Более подробно с редактором компонентов мы познакомимся в одной из следующих статей.
Агент WEDU служит для поиска и установки обновлений для средств разработки и каталога компонентов ОС и упрощает задачу поддержания рабочего места разработчика в обновленном состоянии. В ходе первоначальной настройки WEDU необходимо разрешить доставку обновлений при помощи Windows Update (рис. 10) и указать размещение каталога компонентов (рис. 11), поскольку по умолчанию обновляются только инструментальные средства, ICE, Module Designer и т. д. Поиск обновлений может выполняться в фоновом режиме либо принудительно, по кнопке Start Scan . Далее доступные обновления (рис. 12) можно выборочно установить или переместить на закладку Hidden Updates . История обновлений хранится на закладке Update History .
В данной статье были освещены особенности платформы Windows Embedded в общем и представлены средства разработки новейшей встраиваемой ОС Windows Embedded 8 Standard. В последующих публикациях мы продолжим изучение данной ОС и в ближайшей статье затронем, пожалуй, самую интересную тему — расширенные возможности Embedded 8 Standard для встраивания в устройства.
Windows Embedded: Полное обновление линейки
В статье рассмотрены общие тенденции развития устройств и компактных систем, представлен обзор предварительных версий встраиваемых операционных систем компании Microsoft, выход которых состоится в 2011 году.
ООО «Кварта Технологии», г. Москва
Последние новости с фронта микропроцессорной индустрии предвещают много интересных событий. Впервые можно наблюдать, как начинают пересекаться сферы интересов таких столпов, как Intel и ARM. А именно, в области микропроцессоров для устройств, где важна не только производительность, но и низкое энергопотребление, при этом компании пришли к ней, можно сказать, с диаметрально противоположных сторон.
Расставшись со своим бизнесом по производству процессоров на базе ARM-архитектуры, Intel решила полностью сконцентрироваться на x86-архитектуре и запустила специальную энергоэффективную серию процессоров Intel Atom. Для повышения производительности и снижения энергопотребления в последних версиях Intel Atom интегрированы контроллер памяти и графическое ядро. Следует заметить, что и в арсенале давнего конкурента Intel, компании AMD, также есть высокоинтегрированные процессорные модули AMD Geode и Fusion. ARM-архитектура, наоборот, изначально отличалась очень низким энергопотреблением, что и обусловило высокую популярность в портативных устройствах. Двигаясь в сторону увеличения производительности, компания ARM представила ядро ARM Cortex-A9, на базе которого появляются реализации от ведущих производителей: Texas Instruments OMAP 4, Samsung Orion, Freescale i.MX6.
Рис. 1. Шаблоны устройств Windows Embedded Compact 7
Самой интересной новинкой этого года может стать Windows Embedded Compact 7. Благодаря своим уникальным возможностям семейство Windows Embedded CE имеет широкое распространение в компактных устройствах и системах реального времени. Поскольку полупроводниковая индустрия не стоит на месте, выход новой системы позволит обеспечить полноценную работу устройств, построенных на базе современных технологий. Текущие тенденции в области интеллектуальных устройств, помимо экстенсивного наращивания вычислительной мощности отдельного микропроцессорного узла, можно охарактеризовать наращиванием количества ядер, интеграцией высокопроизводительных графических ядер с поддержкой видео высокой четкости (HD) и развитием, так называемых, натуральных интерфейсов. Windows Embedded Compact 7 призвана полностью раскрыть возможности высокотехнологичных платформ, и для этого у нее есть все предпосылки.
Обновление ждет и средства для дизайнеров интерфейсов в виде Microsoft Expression Blend 3, а это значит, что возможностей при визуализации интерфейсов устройств станет больше.
Следуя тенденциям развития микропроцессоров ARM-архитектуры, в новой версии компактной операционной системы заявлена поддержка нескольких наборов инструкций, включая ARM v7. В результате код, полученный в средствах разработки Compact 7, будет более компактным и производительным. Поддержка ARM v4 и архитектура SH4 в новой версии отсутствуют.
В «архитектурном» плане Windows Embedded Compact 7 следует рассматривать как развитие Windows Embedded CE 6.0 c некоторыми изменениями для поддержки новых возможностей. В частности, поддержки многоядерных процессоров, что актуально для последних поколений Intel Atom и целой плеяды процессоров на базе ядра ARM Cortex-A9: Texas Instruments OMAP 4, Freescale i.MX6, Samsung Orion. Поддержка многоядерности включается в свойствах проекта.
Другим важным прорывом является поддержка сенсорных экранов с распознаванием множественных касаний – Multi-Touch. Экраны с Multi-Touch еще не так распространены, как обычные сенсорные экраны, но в любом случае будущее за подобными, так называемыми, натуральными интерфейсами, когда управление осуществляется естественным способом без вспомогательных манипуляторов типа компьютерной мыши или клавиатуры. Подробно речь о тонкостях внедрения технологии Multi-Touch на примере Windows 7 шла в предыдущем номере ИСУП за октябрь 2010 года.
Помимо того, в системе будет много функциональных улучшений, таких, как обновленный веб-браузер Internet Explorer 7, поддержка Adobe Flash 10, последняя версия протокола удаленного рабочего стола RDP 7. Отдельно следует отметить целый ряд дополнений для построения мультимедийных решений, который включает специальный шаблон устройства, новые аудио- и видеоплееры.
В нынешнем году средства разработки Windows Embedded Standard 7 получат кумулятивное обновление SP1. Речь об этой системе, которая является компонентной версией Windows 7 для устройств, шла в октябрьском номере журнала. Помимо различных исправлений, повышающих безопасность и производительность системы, в состав SP1 включена обновленная версия протокола для удаленного подключения к рабочему столу RDP 7.1. В первую очередь, конечно, это заинтересует производителей устройств типа «тонкий клиент» или, как их еще называют, терминальный клиент. Вкратце суть работы подобного устройства заключается в подключении к специальному терминальному серверу, на котором запускается сессия. Для пользователя работа в режиме удаленной сессии практически не отличается от работы за обычным персональным ПК, но при этом есть ряд важных преимуществ, к которым относятся повышение отказоустойчивости системы и защищенность информации. В случае сбоя устройства оператор может продолжить работу на любом другом устройстве, заново подключившись к своей сессии на сервере без потери данных. В масштабах большого предприятия можно повысить мобильность пользователей за счет размещения компактных терминальных станций на территории предприятия, что позволит работать с любой из них. Защищенность конфиденциальной информации повышается за счет того, что на клиентских системах она попросту не содержится – вся оперативная информация хранится на сервере в рамках терминальной сессии.
До выхода SP1 область применения тонких клиентов ограничивалась задачами без особых требований к компьютерной графике, и эффект их использования, например, для SCADA систем с объемной визуализацией сложных производственных процессов с помощью графических ускорителей оставлял желать лучшего. С новой версией протокола для удаленного подключения к рабочему столу Windows 7 или Windows Server 2008 R2 становится возможным выполнять аппаратное ускорение компьютерной графики на стороне сервера (технология RemoteFX) и получать доступ к подключенной к устройству USB-периферии из сессии на сервере. Таким образом, выход SP1 откроет новую эру для терминальных устройств.
Воспользоваться новыми возможностями SP1 можно будет как во вновь разрабатываемых устройствах, так и в уже готовых. Для готовых устройств будет доступно несколько опций, среди которых будет и обновление через Windows Update. Проверить используемую версию протокола удаленного рабочего стола можно в свойствах RDP-клиента.
Рис. 3. С выходом SP1 в Windows Embedded Standart 7 обновится протокол RDP до версии 7.1
