شركة الذراع (ARM) مع أولية في صناعة تصميم رقاقة نفس، ونتوقع من الأبحاث من بيع رقائق، ولكن بسبب الصعوبات المالية أجبرت على التوجه إلى التصميم النقي من الدائرة أذن نموذج الربح. ذراع أطلقت في مختلف الدوائر النواة بعد، في عام 1994 أطلقت ARM7TDMI (ARM7 + 16 بت الإبهام + JTAG التصحيح + المضاعف سريع + تعزيز ICE) النواة، وبدأت هذه النواة إلى شعبية، حتى شركة ARM وسمعة المنتجات أعمالها فتح تدريجيا.
ARM أطلقت بعد ARM9، ARM10، AMR11 الأساسية، وARM7 الأصلي مستمدة أيضا من مجموعة متنوعة من الإصدارات للعملاء لاختيار، ARM9 / 10/11 لا يختلف، ولكن مع مرور الوقت والتكنولوجيا، وتطوير سلسلة جديدة من جوهر قرارات ARM، والقضاء تدريجيا بالإضافة إلى النواة القديمة المعتمدة.
في عام 2008 ARM اللحاء قدم في اسم سلسلة جديدة من النواة، التي تحتوي على اللحاء-A، اللحاء-R، اللحاء-M، ثلاث مجموعات تماما كما ثلاث رسائل الذراع وA، R، M. سلسلة من التركيز في عملية التطبيق جهاز (تطبيق المعالج، AP) في السوق، وكانت سلسلة ميكروكنترولر M (وحدة متحكم، MCU) في السوق، ويبدو R سلسلة أيضا في السوق متحكم، ولكن المزيد من التركيز على الوقت الحقيقي تطبيقات التحكم، مثل معدات التحكم الصناعية والمركبات الالكترونية وهلم جرا.
بعد اللحاء-A / R / يقترح M، ARM ستكون في ARM7 الماضي / يسمى 9/10/11 سلسلة الكلاسيكية التقليدية (الكلاسيكية) سلسلة، تقديم تفويض، ولكن وضعت تدريجيا الضوء، ومتابعة جهود التحول إلى التكنولوجيات الجديدة، جديدة العمارة من اللحاء.
CMSIS محاولة لتوحيد معايير البرمجيات
بعد مع سلسلة جديدة اللحاء المقترحة، ARM كما تحاول حل بعض القضايا الماضية، في الماضي العديد من صناعة الرقائق حققت مرخص ARM الأساسية، ARM لا يقول في صناعة الرقائق كيفية تحديث الدائرة في تنقيح رقاقة، وأكثر من ذلك، ولكنه طلب رقاقة تطوير برنامج حاسوبي.
ومع ذلك ، نظرًا لأن شركات الرقائق مستقلة ، حتى إذا اعتمدت شركات الرقائق المختلفة جوهر ARM نفسه ، والطريقة التي تتعامل بها مع الدوائر الطرفية ، فإن تطوير البرامج وكتابتها يختلفان أيضًا ، بل ويختلفان أيضًا عن شرائح صانعي الرقاقات قبل وبعد ، والتوافق ، والتبادل. انخفاض النشاط الجنسي ، لا يمكن للكتابة البرنامجية أن تكون شائعة وموروثة ، مما يؤدي إلى تكرار هدر تطوير البرمجيات ، مما يجعل من الصعب على ARM تطوير نظام أساسي متكامل لبرنامج ARM الأساسي.
ولذلك ، اقترح ARM معيار CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard) (الشكل 1) لمحاولة توفير مرجع مشترك لكل بائع رقاقة.بالنسبة للرقائق التي تعتمد جوهر سلسلة Cortex-M ، إذا كانت تتبع هذا المعيار لتطوير البرامج ، فلديها أعلى عام ، الاستمرارية.
السبب مقفل اللحاء-M، سلسلة الكلاسيكية هي الأكثر مبيعا الأساسية شعبية ARM7TDMI، أكثر من مرة يتم وضع هذه الشريحة الأعمال الأساسية كما متحكم، وطرح CMSIS إلى الأمام، فمن المستحسن للحد من ازدواجية البرامج متحكم التنمية، فإنه من الصعب الصرف، من الصعب الاستمرار في استخدام غيرها من المشاكل.
أما بالنسبة اللحاء-A سلسلة هي تطور جديد نسبيا، وعبء أقل، والسلطة والأجهزة موارد الحوسبة قوية أكثر وفرة، من دون تلك ARM7TDMI، ومشاكل تطوير البرمجيات مثل ميكروكنترولر اللحاء-M، ARM هي في واقع الأمر في عام 2009 بعد mbed، يقترح Linaro، Lianro محاولة لاقتراح وبناء بنية ARM المشتركة برامج لينكس النظام الإيكولوجي، وبرنامج لينكس اللحاء سلسلة تستخدم لدينا معيار متابعة المشترك، يقصد به الحد من الازدواجية التنمية طريقتهم الخاصة في عام 2010، التراكمي استكمال أصول تكنولوجيا البرمجيات مستمرة.
ومع ذلك ، بسبب التطور القوي وشعبية Android (الجذر القائم على Linux) ، تم تقليل أهمية Linaro الصناعية ، Cortex-A سلسلة من علم بيئة البرمجيات الرئيسية هي بالفعل الروبوت.
تحليل معمارية CMSIS
CMSIS بالمعنى الدقيق للكلمة ليست سوى إطار بان قال، يتضمن محتوى معين عدد من مكونات البرامج، مثل CMSIS-CORE، CMSIS-سائق، CMSIS-RTOS، وما بين الجزء الأكثر الأساسية هي CMSIS-CORE، الذي يحدد الرسالة الوصول يجب تعريف جميع البرامج الأخرى التي تريد التلاعب بالدوائر الأساسية Cortex-M والدوائر الطرفية الأساسية والدوائر الطرفية الأخرى ، وما إلى ذلك ، CMSIS-CORE.
هناك نقطتان هامتان آخرتان خارج CMSIS-CORE هما CMSIS-Driver و CMSIS-RTOS ، وكلاهما واجهات برنامج تطبيقية يمكن استخدامها من خلال استدعاء التطبيق (استدعاء ، استدعاء على الجانب الآخر) ، يوفر الأول أساليب ثابتة للتحكم في الأجهزة. يوفر هذا الأخير طريقة اتصال تفاعلي متسقة بين التطبيقات وأنظمة التشغيل في الوقت الحقيقي.
CMSIS-يمكن للسائق أيضا أن يعاد تعريفها من قبل طبقة الأجهزة رقاقة التجريد (طبقة تجريد الأجهزة، HAL)، وكذلك من خلال شركات الطرف الثالث (الطرف الثالث) الوسيطة (الوسيطة، وقال الجانب الآخر الوسيطة) لاستدعاء الاستعمال؛ CMSIS-RTOS أيضا فقط في تعريف المعايير، (وقال RTOS الجانب الآخر في الوقت الحقيقي نظام التشغيل في الوقت الحقيقي نظام التشغيل) في الوقت الحقيقي نظام التشغيل أنجزت بالفعل الصحيحة في تبادل لمسؤول ARM متاح ويمكن أيضا الاستعاضة عن شركات الطرف الثالث لتقديم، طالما تمشيا مع CMSIS- يمكن استبدال مواصفات RTOS بسلاسة ، حيث أن ARM الرسمي الذي توفره الشركة يسمى RTX وتم الحصول عليه بعد حصول ARM على Keil.
معظم البرامج الأخرى حسب الحاجة لتبني، في حين وضعت الطلب على التصحيح CMSIS-SVD (نظام عرض الوصف)، CMSIS-DAP (ميناء الوصول تصحيح)، أو لمعالجة الإشارات والحوسبة مطالب الرقمية إلى الأمام CMSIS-DSP (معالجة الإشارات الرقمية ) ، واقترح CMSIS-NN (الشبكة العصبية) لاحتياجات الحوسبة الشبكية العصبية.
Mbed تبسيط تطوير البرامج
ARM اقترح CMSIS قد وصلت إلى هدف الدعوة لمواصفات البرمجيات ، ولكن تصميم معمارية CMSIS لا يزال يركز على مبرمجي البرمجيات المحترفة ، تطوير برمجيات الميكروكونترولر ، حالما تم اقتراح اردوينو في عام 2005 ، كان مسار بسيط تجاه المدنيين. وقد أدى هذا التطوير إلى زيادة عدد مطوري البرمجيات الخاصة بالميكروكنترولر ، وانخفاض العمر ، وحتى تعزيز الشركة ، وفي ضوء ذلك ، قامت ARM بمزيد من مشاريع تبسيط التغليف على أساس معايير CMSIS. قدم معيار البرمجيات مبيد.
طرحت Mbed طرقًا أكثر بساطة في التطوير ، ففي الماضي ، كان مهندس البرمجيات في microcontroller قد قام بتثبيت برنامج بيئة التطوير نفسه ، ولكن تم تغيير mbed إلى بيئة تطوير على شبكة الإنترنت (الشكل 2) ، فقط قم بتقديم طلب للحصول على كلمة مرور حساب مجانية وتسجيل الدخول عبر صفحة الويب. تطوير البرنامج (مترجم في السحابة ، برنامج ARMCC C / C ++).
بعد كتابة البرنامج وتجميعه ، لا يلزم تحميل البرنامج إلى لوحة التطوير من خلال خيارات قائمة الطبقة ، حيث يتم توصيل لوحة التطوير بالكمبيوتر من خلال منفذ USB وتعتبر منفذًا قابلاً للتوصيل على جانب الكمبيوتر الشخصي. محرك أقراص فلاش USB ، طالما يتم سحب الملف الذي تم تجميعه وإسقاطه على محرك أقراص فلاش ، اكتمال عملية التحميل ، سهلة وبديهية.
تطوير mbed للتغيير الطريق
وضعت 2009 mbed إلى الأمام، بعد 1.0، 2.0 وضعت في وقت لاحق، في عام 2013، 2014، وإنتل، TSMC وغيرها من شركات أشباه الموصلات العالمية والمبادرات الأشياء (إنترنت الأشياء، تقنيات عمليات) مفهوم السوق الجديد، ARM أيضا تسعى بنشاط فرص السوق وتوسيع تخطيط التكنولوجيا. على سبيل المثال 2013 حيازة الفنلندية لصناعة البرمجيات بروتوكول Sensinode أوي، 2014 نيان اكتساب SSL، TLS بروتوكول صناعة البرمجيات PolarSSL، 2015 نيان الاستحواذ على مصممي الدوائر تشفير الأجهزة الإسرائيلي سانسا الأمن والاتفاقات الاستحواذ بلوتوث مع نوع من صناعة البرمجيات Wicentric، M & الأشياء التشفير صناعة البرمجيات Offspark وهلم جرا.
في موجة أشباه الموصلات صناعة الاندماج في عام 2013 الذي يفتح، أرمينيا نفسها اندماج سوفت بانك (سوفتبنك)، العديد من المراقبين يتحدثون عن لماذا سوفت بانك اكتساب ARM؟ يبدو من المرجح أن 5G، والشبكات سيارة (V2X) وغيرها، ولكن الأمور هي في معظمها في مجموعة المناقشة.
بعد أن استحوذت ARM على العديد من باعة تكنولوجيا IoT ، تم ترحيل البرنامج المكتسب إلى mbed ، على سبيل المثال ، بعد الحصول على PolarSSL ، تمت إعادة تسميته بـ Mbed TLS ، وتم توسيع تقنية mbed لتقسيمها إلى نظام تشغيل Mbed لعقد جهاز استشعار وبوابة جانب Mbed Device Server ، كما دفعت النسخة mbed من 2.0 إلى 3.0 ، وكذلك روجت Mbed μVisor تكنولوجيا أمن المعلومات جانب الجهاز (الشكل 3).
الانحدار مسار Mbed
منذ أن قامت MBED بإدخال عدد كبير من تقنيات إنترنت الأشياء ذات الصلة ، لا يمكن أن تتبع النسخة 2.0 الأصلية تمامًا ، وأصبح الإصدار 3.0 الجديد شوكة ، وهو فرع من فروع التطوير المستقل ، ولكن هذا التطور قد تسبب أيضًا في تطوير مطوري mbed. لذا ، اقترح ARM الإصدار 5.0 من mbed في عام 2016 وحاول توحيد الاختلافات في الماضي ، وبعد طرح mbed 5.0 ، من الواضح أن رقم الإصدار قد تم تخطيه 4. والتوقع الرئيسي هو أن "5.0 هي الإصدار المتكامل من 2.0 و 3.0." 2 + 3 = 5.
على الرغم من أنه إصدار متكامل ، فإن mbed 5.0 يرث الإصدار 2.0 الأصلي ، وتكون المكتبات في الحقبة السابقة 2.0 متوافقة دائمًا تقريبًا ، ولكن ليس في الإصدار 3. تم إعادة تفسير وظيفة إنترنت الأشياء في الإصدار 3.0 السابق في الإصدار 5.0 ، الإصدار 3.0. يعتبر التحول في المدى القصير في التنمية الشاملة ، يكمن الخط الرئيسي في تطور 2.0 إلى 5.0 (الشكل 4).
وبالإضافة إلى ذلك، ذراع التطوير mbed أيضا توسيع نطاق، ويرجع ذلك إلى تطبيقات متعددة الشبكات إلى أن لمست قيمة لتحميل إلى سحابة، في الماضي أثارت العميل mbed مع رابط ARM جهاز mbed 2015، وأجهزة mbed الاتصال إلى السحابة كحل تقني، وإنما هو ARM بسرعة أطلقت mbed سحابة استبدال العميل mbed وموصل جهاز mbed، يصبح الدعم التكنولوجي سحابة جديدة في نوفمبر 2016، 2017 ARM أيضا تعزيز مجال الاستشعار عن بعد في نهاية التكنولوجيا المقترحة حافة mbed، وتعزيز الأشياء بوابات ل قدرات إدارة العقدة.
على أساس Mbed مايكرو: بت ازدهار
mbed هو كان نموذجا لتطوير البرمجيات على مقربة من الناس باتجاه مسار التنمية، والبيئة، ولكن للسيطرة على تطوير المدنيين ليس فقط، وتهب الرياح، والتي مزيد من الرياح التي تهب من تلاميذ المدارس، وبدأ المعلمون المبادرات الجذعية / STEAM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والفنون والرياضيات) التعلم، لذلك هناك مربعات، وبيئة تطوير وحدات من الصورة تظهر، مثل المناطق اردوينو ديك S4A (خدش لاردوينو)، وجوجل أيضا جعل Blockly وهلم جرا.
لذلك هناك شركات في تطوير mbed القائمة على التكنولوجيا المعروفة باسم مايكرو: بت نظام التعليم المدارس وحة الدوائر (الشكل 5) يستخدم مايكرو :. بت نفس بيئة تطوير mbed على شبكة الإنترنت، لا تحتاج إلى تثبيت أي برنامج على الجانب PC يمكن التنمية، ولكن نمط التنمية من اسلوب الكتابة لتطوير C / C ++ هي أبجدية، وأصبحت لبنات بناء نمط مربع خليط تطوير رافع طريقة mbed أيضا نفس بت تعيين تنفيذ مايكرو :. الهدف لمدة 11 و 12 سنة الأطفال (FIG 6).
مايكرو: قليلا سرعان ما أصبح والكتب المدرسية، والعديد من الحكومات قد اشترى عددا كبيرا من مايكرو: مجلس قليلا، وتبرع للمدرسة، مثل بريطانيا، سنغافورة، ماليزيا، وقد تمتد إلى أكثر من 20 بلدا وهي مدعومة من قبل مايكروسوفت، ARM وغيرها من مصنعي التكنولوجيا .
أدوات التطوير mbed عن وسهولة وتعزيز الاستخدام
ذكرنا سابقا، mbed فقط Yaozhang علامة السري في استخدام نسخة الويب للبيئة وأدوات التطوير، ولكن لم يتم mbed محدودة يمكن فقط استخدام نسخة الويب من بيئة تطوير البرنامج، وهناك العديد من أدوات تطوير mbed، على سبيل المثال مترجم mbed يوفر أيضا الجانب PC ، على سبيل المثال mbed CLI (واجهة سطر الأوامر) واجهة سطر الأوامر في العملية التقليدية؛ برنامج اختبار وmbed Greentea (عام الانحدار البيئة من أجل أتمتة الاختبار، يختصر الشاي الأخضر)؛ المكتبات مع الجانب التصحيح التصحيح هناك mbed pyOCD، باستثناء mbed DAPLink الخطأ في البرامج الثابتة.
أو يمكن أيضا أن تكون الأدوات المهنية تطوير البرامج، مثل شركة كايل (في عام 2005 من قبل اكتساب ARM) من μVision، منضدة IAR، ورمز دول مجلس التعاون الخليجي مفتوحة المصدر (GNU تجميعة) الإجراءات MAKEFILE، ونسخة وزعت من قانون الرقابة على النظام (وزعت نسخة من نظام مراقبة، DVCS)، ويدعم أيضا بوابة، جيثب، الزئبقي، gitLab، mbed ديه أيضا إلى mbed.org/code الخاصة وهلم جرا.
النظام البيئي mbed صحي بشكل متزايد
بعد التخطيط الأعمق والأوسع ، أصبح نظام mbed أكثر قوة ، حيث كان هناك أكثر من 200 ألف مطور قاموا بالتسجيل على صفحة الويب ، وهناك أكثر من 2 مليون مشاهدة فريدة لمجتمع الويب ، وهناك أكثر من 10 شركات رائدة. ، أكثر من 20 بائعا المجلس ، أطلقت أكثر من 130 لوحة تطوير نظام mbed ، والعديد من أجزاء الدعم الطرفية ، بما في ذلك 30 نوعا من المحركات ، 61 نوعا من الأجهزة وظيفة الاتصال ، و 92 نوعا من المراقبين ، و 59 نوعا من بطاقات التوسع ، 27 وحدات إنترنت الأشياء ، 187 وحدة استشعار ، 17 وحدة روبوت ، 15 جهاز تخزين ، وحتى 8 خدمات دعم عبر الإنترنت مثل Twitter ، IFTTT (If This Then That) ، إلخ. (الشكل 7) ).
مفهوم mbed يؤدي إلى المتابعين / المنافسين
إن تطوير المبيد جنبا إلى جنب مع مجموعة متنوعة من العناصر مثل التقارب ، ثقافة المنتج ، سوق مفهوم إنترنت الأشياء ، يبدو أن هناك اتجاهاً لأنظمة التشغيل المتكاملة ، لكن في الواقع ، لا يزال لدى mbed معايير منافسة مماثلة ، وهو ليس الخيار الوحيد.
الأول هو Arduino ، الذي تم تطويره في الأصل من قبل Affinity ، وقد كان Arduino متحكمًا معماريًا معماريًا 8-بت AVR منذ عام 2005. إلا أنه في السنوات الأخيرة ، كان يحاول تحديثًا ، على سبيل المثال ، تم إطلاق لوحة تطوير Arduino Zero في عام 2014. اعتماد اللحاء- M0 + الأساسية ، أو تقديم مجلس التنمية اردوينو المستحقة ، رقاقة التحكم الرئيسية في مجلس التنمية تتبنى اللحاء- M3 الأساسية.
ثانيًا ، بعد طرح Intel للمعالج المضمّن بالكوارك الصغير جدًا في بنية x86 في عام 2013 ، أطلق Intel’s Wind River أيضًا نظام التشغيل الفوري لتطبيق Rocket for Internet of Things في تشرين الثاني 2015. شباط 2016 تم إرساله إلى مؤسسة Linux لتطويره وأطلق عليه اسم Zephyr ، وحصل على دعم من Intel و NXP و Nordic وبائعي الشرائح الآخرين.
والثالث هو LiteOS من هواوي ، مدعيا أن 10 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي جاهزة للتنفيذ ، وتلقت الدعم من STMicroelectronics ، اتميل ، NXP ، ومختبرات السيليكون. كما تدعم شركات البر الرئيسى مثل بكين تشاوى للابتكار ، وشانغهاى مايكرو الكترونيكس ، وشركة هايليكون لأشباه الموصلات من هواوي.
رابعًا ، استأجرت Amazon برنامج FreeRTOS كمهندس برمجيات مؤسس ، ثم أطلقت نسختها الخاصة من Amazon FreeRTOS كجزء من إستراتيجية تقنيات الحوسبة الشاملة لشركة Amazon.
جميع أنظمة التشغيل الأربعة المذكورة أعلاه هي معايير منافسة محتملة للوحدات mbed ، كما أن موارد الأجهزة المطلوبة لها نفس الحجم ، ويمكن تشغيلها مع ذاكرة RAM سعة 16 كيلو بايت ~ 64 كيلوبايت ، كما هو الحال بالنسبة لأنظمة تشغيل أخرى معروفة جيدًا ، مثل تلك المقترحة من قبل OpenWrt أو Google. لا تنتمي أمور Android ، سواء في فئة 8 ميغا بايت إلى 64 ميجابايت ، إلى نفس المستوى مثل mbed ؛ والعلاقة التكاملية العالية والمنخفضة أكثر من مجرد تداخل المنافسة.
في معايير البرامج الثلاثة المتنافسة مع MBED ، لم يكن تطوير Arduino سلسًا ، بعد أن تم نقل البرمجيات الأصلية التي تم تنفيذها في بنية AVR ذات 8 بت إلى بنية Cortex-M ذات 32 بت ، لا يزال هناك العديد من الأخطاء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم الشركات لا تزال تفضل نظام 8 بت الأصلي ، وعدد قليل فقط من استخدام يوان 32 بت.
من حيث Zephyr ، منذ أن أوقفت إنتل تطوير معالجات Atom و Quark المدمجة في عام 2017 ، أدى افتقار Zephyrton إلى دعم رقاقات صدى إلى خفض كبير في قوة الدفع وسيتطلب دعمًا جديدًا أو اتجاهات جديدة.
ولذلك، فإن تقديرات المنافس الرئيسي mbed لالأمازون FreeRTOS، السابق الأمازون الأولى لا يدعم FreeRTOS، FreeRTOS تستخدم بالفعل أكثر من 10 عاما من التنمية، والثاني هو الحصول على عملاق نعمة الأمازون، ويحتوي على الخدمات الرسمية أمازون السحابية (الأمازون خدمات ويب، AWS) من الأمازون الدعم ودعم المنتجات الرسمية الأجهزة (سلسلة الحرائق، سلسلة داش). الأمازون على حد سواء أكبر سحابة العامة (سحابة العام) شركات اتصالات في العالم، ولكن أيضا إيلاء الاهتمام لأرباح صغيرة في منتجات الأجهزة الأمازون، ولا بخل تقنية مفتوحة أو مرخصة، مثل اليكسا تستخدم تقنية التعرف على الصوت على نطاق واسع في منتجات الأجهزة الرسمية غير التابعة لشركة Amazon ، والتي تساعد في تعزيز Amazon FreeRTOS.
ولكن الأمازون FreeRTOS لا تزال بحاجة إلى تعزيز تطوير تقارب، ولأن الدعم الأمازون إلى نوفمبر 2017 أعلن عن اعتراف رسمي من مجلس التنمية هو أربعة فقط، ولكن كما هو موضح سابقا mbed قد بلغ 130، mbed لا يزال لديه العديد من المزايا.
وبالإضافة إلى ذلك mbed قد تحتاج أيضا إلى التنافس مع أنظمة التشغيل جزءا لا يتجزأ من غيرها، مثل خفيفة الوزن تنتمي إلى μC / OS-II، embOS، أنظمة التشغيل هذه موجودة بالفعل لبعض الوقت، إذا CF FreeRTOS الوضع، بدعم من بعض مصنعي التكنولوجيا الدولية، قد تتغير تطوير فورا. أو استجابة أخرى لصعود مفهوم جديد للتواصل مشروع جزءا لا يتجزأ من نظام التشغيل، على النحو المقترح من قبل الشركة الايرلندية النمس OS، أو هو منذ فترة طويلة، ولكن بدأت الأمور لتحويل التركيز من أنظمة التشغيل المضمنة، مثل Contiki.
وأخيرًا ، قد لا يكون تطوير المتابعة في ماسب كما هو متوقع ، نظرًا لأن نية لينارو الأصلية قد تم تنفيذها بواسطة Android ، ولكن حتى لو لم تخسر أعمال ترخيص الدوائر الأصلية لشركة ARM ، فقد كان هناك آخرون ممن سيطروا على نظامها الإيكولوجي للبرمجيات ، حيث سيطرت Intel على الإصدار x86. الشريحة ، ولكنها أيضًا لا تهيمن على النظام الأساسي للبرامجيات x86 ، ولكن Microsoft ، بقيادة مجتمع Linux.