Первоначальное публичное предложение компании ARM было похоже на то, что касается индустрии чип-дизайна. Ожидалось, что компания будет самостоятельно изучать и продавать свои собственные чипы, но из-за финансовых трудностей она вынуждена перейти на выгодную модель с чисто разработанными схемами. После того, как ARM представила различные схемы ядра процессора в 1994 году, Было внедрено процессорное ядро ARM7TDMI (ARM7 + 16 бит Thumb + JTAG Debug + Fast Multiplier + Enhanced ICE). Это ядро широко популяризировано, и популярность ARM и его продуктового бизнеса становится все более популярной.
ARM запущен после того, как ядра ARM9, ARM10, AMR11, оригинальный ARM7 также получены из различных версий для клиентов, чтобы выбрать, ARM9 / 10/11 ничем не отличается. Но со временем и технологиями, развитие новой серии ядра резолюций ARM, и постепенно устраняя В дополнение к старому авторизованному ядру.
В 2008 году ARM предложила новую серию ядер под названием Cortex, в том числе Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M. Три серии из трех букв A, R, M. A, как и компания, занимается обработкой приложений. На рынке Application Processor (AP) серия M - это рынок микроконтроллеров (MCU), а серия R также ориентирована на рынок микроконтроллеров, но больше внимания уделяется приложениям управления в реальном времени, таким как управление промышленным оборудованием и автомобильные приложения. Электронный и так далее.
После введения Cortex-A / R / M, ARM относилась к предыдущим сериям ARM7 / 9/10/11 как к классической и классической серии. Она продолжает предоставлять разрешение, но постепенно ослабевает и фокусируется на новых технологиях. Архитектура Кортекса.
CMSIS пытается унифицировать стандарты программного обеспечения
С появлением новой серии Cortex ARM также попыталась решить некоторые проблемы прошлого. После того как многие производители чипов приобрели ARM-авторизацию в прошлом, ARM не спросила, как производители чипов обновили схему в чипе, но не спросили о разработке программного обеспечения чипа.
Однако, поскольку чип-компании независимы, даже если разные чип-компании используют одно и то же ядро ARM, то, как они манипулируют периферийными схемами, разработка и запись программ также различны и даже отличаются от чипов производителей микросхем до и после, совместимости и обмена. Низкая сексуальность, написание программ не могут быть обычными и последующими, что приводит к повторным потерям разработки программного обеспечения, что затрудняет для ARM разработку полной и непрерывной основной программной экосистемы ARM.
Поэтому ARM предложила стандарт CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard) (рис. 1), чтобы попытаться предоставить общую ссылку для каждого поставщика чипов. Для чипов, которые используют ядро Cortex-M, если они следуют этому стандарту для разработки программного обеспечения, они имеют более высокий Общее, непрерывность.
Причина, по которой блокирована Cortex-M, заключается в ARM7TDMI, который является самым популярным и популярным ядром классической серии. В большинстве случаев это ядро позиционируется микроконтроллером чипмейкером. CMSIS предлагает сократить повторное развитие программного обеспечения микроконтроллера и его трудно обменять. Трудно продолжать использовать и другие проблемы.
Что касается более новой разработки серии Cortex-A, у нее меньше пакетов, больше вычислительной мощности, больше аппаратных ресурсов и меньше программных разработок, чем ARM7TDMI, Cortex-M и других микроконтроллеров. Фактически ARM также предлагается в 2009 году. После того, как mbed, Linaro был предложен в 2010 году. Lianro попыталась предложить и построить общую архитектуру программного обеспечения для архитектуры ARM, так что программное обеспечение Linux, используемое в серии Cortex-A, имеет общий последующий стандарт. Оно намеревается уменьшить количество повторяющихся разработок индивидуального управления. Полные и непрерывные активы программной технологии.
Однако из-за сильного развития и популярности Android (основанного на Linux), промышленное значение Linaro было сокращено, Cortex-A - основная программная экология - это уже Android.
Анализ архитектуры CMSIS
CMSIS строго относится к общему термину архитектуры. Он содержит ряд программных компонентов, таких как CMSIS-CORE, CMSIS-Driver, CMSIS-RTOS и т. Д. Самой основной частью является CMSIS-CORE, которая определяет букву доступа. Тип, периферийное и прерывание, и т. Д. Все другое программное обеспечение, которое хочет управлять ядрами Cortex-M, периферийными цепями ядра или другими периферийными цепями и т. Д., Должно проходить CMSIS-CORE.
Два других важных момента за пределами CMSIS-CORE - CMSIS-Driver, CMSIS-RTOS, оба из которых являются интерфейсами прикладных программ, которые могут использоваться приложением (вызов, вызываемый на противоположной стороне). Первый обеспечивает согласованные аппаратные методы управления. Последний обеспечивает последовательный интерактивный метод вызова между приложениями и операционными системами реального времени.
CMSIS-Driver также может быть определен аппаратными поставщиками для определения уровня абстракции оборудования (HAL) и вызова через использование промежуточного программного обеспечения третьей стороны (промежуточное ПО, промежуточное программное обеспечение), CMSIS-RTOS также Только в определении спецификации операционная система реального времени реального времени (RTOS, операционная система реального времени на другой стороне банка) может быть гибко заменена. Она может быть предоставлена официальной компанией ARM или может быть заменена теми, которые предоставляются кооперативной промышленностью, если она соответствует требованиям CMSIS- Спецификация RTOS может быть заменена плавно. Официальный ARM, предоставляемый компанией, называется RTX и получен после приобретения ARM Keil.
Другие программные компоненты выбираются в соответствии с требованиями. CMSIS-SVD (представление системного вида), CMSIS-DAP (порт для отладки) или CMSIS-DSP (цифровая обработка сигналов) для работы с цифровой обработкой сигналов требует отладки. ), и предложил CMSIS-NN (нейронная сеть) для нужд нейронных сетей.
Mbed еще больше упрощает разработку программного обеспечения
ARM предложила CMSIS достичь цели защиты спецификации программного обеспечения, но дизайн архитектуры CMSIS по-прежнему сосредоточен на профессиональных программистах. Разработка программного обеспечения микроконтроллеров, как только Arduino был предложен в 2005 году, это был простой курс по отношению к гражданскому населению. Развитие привело к увеличению числа разработчиков программного обеспечения для микроконтроллеров, уменьшению возраста и даже повышению производительности. В связи с этим ARM провела больше проектов упрощения упаковки на основе стандартов CMSIS. Представлен стандарт программного обеспечения mbed.
В прошлом разработчик программного обеспечения микроконтроллера должен был самостоятельно установить программное обеспечение для среды разработки, но mbed был изменен на веб-среду разработки (рисунок 2). Просто подайте заявку на бесплатный пароль учетной записи и войдите в систему через веб-страницу. Разработка программы (компилятор в облаке, компилятор ARMCC C / C ++).
После того, как программа записана и скомпилирована, нет необходимости загружать программу на плату разработки через опции меню слоя. Плата разработки подключается к ПК через USB-порт и считается подключаемым портом на стороне ПК. Флэш-накопитель USB, пока скомпилированный файл перетаскивается на флеш-накопитель, операция загрузки завершена, проста и интуитивно понятна.
Изменения курса Mbed
В 2009 году mbed предложила, что после разработки 1.0 и 2.0 в 2013 и 2014 годах ARM и Intel также активно искали рыночные возможности, поскольку глобальные полупроводниковые гиганты, такие как Intel и TSMC, последовательно предлагали новую рыночную концепцию Internet of Things (IoT). Расширение развертывания технологий. Например, в 2013 году Sensinode Oy, поставщик программного обеспечения в Финляндии, был объединен с SSL, а SSL SSL был приобретен в 2014 году. Поставщик программного обеспечения соглашения TLS PolarSSL приобрел израильский аппаратный разработчик схем шифрования Sansa Security в 2015 году и приобрел соглашение о совместимости Bluetooth и тип программного обеспечения Wicentric. Приобретение интернет-провайдера программного обеспечения Things Offspark et al.
В волне слияний и поглощений полупроводниковой отрасли, которая открылась в 2013 году, сама ARM также была приобретена SoftBank. Многие наблюдатели говорили о том, почему Softbank купил ARM. Фокус может быть на 5G, V2X и т. Д., Но есть также множество интернет-магазинов. В обсуждении.
После того, как ARM приобрела много поставщиков технологии IoT, приобретенное программное обеспечение было перенесено на mbed, например, после приобретения PolarSSL, оно было переименовано в Mbed TLS, а технология mbed была расширена, чтобы быть разделенной на mbed OS для сенсорных узлов и со стороны шлюза Mbed Device Server, также переместил версию mbed с 2.0 на 3.0, а также продвинул технологию защиты информации на стороне устройства mbed μVisor (рисунок 3).
Маршрутная регрессия
Поскольку MBED представила большое количество интернет-технологий, основанных на вещах, она не может полностью соответствовать оригинальной версии 2.0. Новая версия 3.0 превращается в вилку, которая является подразделением независимой разработки, но эта разработка также вызвала прошлую разработку разработчиков mbed. Жалобы Итак, в 2016 году ARM предложила mbed версию 5.0, пытаясь унифицировать различия в прошлом. После того, как mbed 5.0 был представлен, номер версии, очевидно, пропустил 4.0. Главное ожидание - «5.0 - это интегрированная версия 2.0 и 3.0». 2 + 3 = 5.
Хотя это интегрированная версия, mbed 5.0 наследует оригинальный 2.0. Библиотеки в эпоху прошлого 2.0 почти всегда совместимы, но не в версии 3.0. Функция Internet of Things в прошлой версии 3.0 была переинтерпретирована в версии 5.0, версия 3.0. Рассматриваемый как краткосрочный переход в общем развитии, основная линия заключается в эволюции от 2.0 до 5.0 (рисунок 4).
Кроме того, ARM расширила категорию разработки mbed. Поскольку приложение Internet of Things в основном основано на измерениях датчиков в облаке, в прошлом ARM предложила mbed Client и mbed Device Connector в 2015 году в качестве технического решения для мобильных устройств, подключенных к облаку. Fast ARM запустил mbed Cloud в ноябре 2016 года, чтобы заменить mbed Client и mbed Device Connector и стать новой облачной технологией поддержки. В 2017 году ARM также улучшила технологию распознавания земли в полевых условиях и предложила кромку для укрепления шлюза к Интернету Вещей. Возможности управления узлами.
Основано на mbed Micro: бит процветает
Мбед - это модель разработки программного обеспечения и среда для развития линии «люди к человеку». Однако развитие контроля не только уносит гражданское население, но и разрушает стиль школьников. Сектор образования начал продвигать обучение STEM / STEAM (наука, технология, инженерия, искусство и математика). Существуют блоки, среды разработки изображений в стиле здания, такие как Arduino S4A (Scratch for Arduino), а также Google Blockly и так далее.
Таким образом, существуют также компании, основанные на технологии MBED, для разработки платы для образовательной системы для школьников Micro: bit (рисунок 5). Micro: bit использует ту же среду веб-разработки, что и mbed, и не требует установки какого-либо программного обеспечения на ПК. Разработка была выполнена, но метод разработки был изменен с использованием алфавитно-цифровой разработки C / C ++ для модульной разработки блоков блоков, а метод загрузки был таким же, как и mbed. Настройка Micro: bit была нацелена на 11, 12 лет. Школьники (Рисунок 6).
Micro: бит вскоре стал учебным пособием для школ. Многие правительства уже приобрели большое количество микросхем Micro bit и пожертвовали их в школы, такие как Великобритания, Сингапур, Малайзия и т. Д., А также получили поддержку более чем в 20 странах и получили поддержку от таких технологических компаний, как Microsoft и ARM. ,
Более подходящие средства разработки улучшают удобство использования
Как упоминалось выше, mbed требует только входа в учетную запись для использования среды веб-разработки и инструментов, но mbed не ограничивается использованием среды веб-версии для разработки программ. В mbed также есть много поддерживающих средств разработки. Например, mbed также обеспечивает компиляцию на стороне ПК. Например, mbed CLI (интерфейс командной строки) с традиционным интерфейсом командной строки, тестирование программы с помощью mbed Greentea (Generic Regression Environment for Test Automation, сокращенно зеленый чай), отладчик с библиотекой mbed pyOCD для отладки, кроме Неправильное использование прошивки mbed DAPLink.
Или вы можете использовать профессиональные инструменты для разработки программ, такие как μVision от Keil (приобретенные ARM в 2005 году), Workbench от IAR, открытый исходный код из коллекции компиляторов GNU и т. Д., Распределенное управление версиями кода. В системе управления распределенной версией (DVCS) git, GitHub, mercurial, GitLab и mbed также имеют свой собственный код mbed.org/code.
Мобежная экосистема становится все более здоровой
После более глубокого и более широкого размещения мейн-экосистемы стали более надежными. На веб-странице зарегистрировано более 200 000 разработчиков, и в Интернете насчитывается более 2 миллионов уникальных веб-страниц. Существует более 10 компаний-чипов. , Более 20 поставщиков плат, накопительно запустили более 130 мб системных плат разработки и множество периферийных частей поддержки, включая 30 видов приводов, 61 вид устройств связи, 92 вида мониторов, 59 видов карт расширения, 27 Internet of Things, 187 датчиков, 17 роботизированных модулей, 15 устройств хранения и даже 8 онлайн-сервисов поддержки, таких как Twitter, IFTTT (If This Then That) и т. Д. (Рисунок 7) ).
Концепция mbed приводит к последователям / конкурентам
Развитие mbed в сочетании с множеством элементов, таких как сродство, культура производителей, концептуальный рынок Интернета вещей, кажется, что существует тенденция интегрированных операционных систем. Однако на самом деле у mbed все еще есть аналогичные стандарты конкуренции, и это не единственный выбор.
Первый из них - Arduino, который начался с Affinity. С 2005 года Arduino является 8-битным микроконтроллером архитектуры AVR. Однако в последние годы он пытается обновиться. Например, в 2014 году был запущен совет по разработке Arduino Zero. Приняв ядро Cortex-M0 + или представив плату разработки Arduino Due, основной чип управления на плате разработки использует ядро Cortex-M3.
Во-вторых, после того, как Intel представила ультрамалый встроенный процессор кварков в архитектуре x86 в 2013 году, Wind River от Intel также запустила свою операционную систему Rocket for Internet of Things в ноябре 2015 года. Февраль 2016 года Перенесен в Linux Foundation для разработки и сменил название на Zephyr и получил поддержку от Intel, NXP, скандинавских и других производителей чипов.
В-третьих, LiteOS от Huawei, заявив, что 10 Кбайт оперативной памяти готов к исполнению и поддерживается системами STMicroelectronics, Atmel, NXP и Silicon Labs. Материнские чип-компании, такие как Beijing Zhaoyi Innovation, Shanghai Smart Microelectronics и Hisilicon Semiconductor от Huawei, также поддерживают его.
В-четвертых, Amazon наняла FreeRTOS в качестве разработчика программного обеспечения, а затем запустила собственную версию Amazon FreeRTOS в рамках общей стратегии Amazon Edge Computing.
Все перечисленные выше четыре ОС являются потенциальными конкурирующими стандартами для MBED. Необходимые аппаратные ресурсы также имеют одинаковую величину. Больше оперативной памяти доступно для 16 КБ до 64 КБ. Что касается других известных встроенных операционных систем, таких как OpenWrt или Google. Android Things, как в классе 8MB ~ 64MB, не относятся к тому же уровню, что и mbed. Высокие и низкие взаимодополняющие отношения - это нечто большее, чем перекрытие конкуренции.
В трех стандартах программного обеспечения, конкурирующих с mbed, разработка Arduino не является гладкой. После того, как программное обеспечение, реализованное в 8-битной архитектуре AVR, было перенесено на 32-битную архитектуру Cortex-M, все еще было много ошибок. Кроме того, большинство производителей по-прежнему предпочитают оригинальную 8-битную систему, и лишь немногие используют 32-битный юань.
Что касается Zephyr, поскольку Intel прекратила разработку встроенных процессоров Atom и Quark в 2017 году, отсутствие поддержки Zephyrton для эхо чипов значительно сократило темпы и потребует новой поддержки или новых направлений.
Поэтому основной конкурент mbed оценивается как Amazon FreeRTOS. Во-первых, до того, как FreeRTOS поддерживается Amazon, FreeRTOS используется уже более 10 лет. Во-вторых, он получил благословение Amazon, в том числе официальное облачное обслуживание Amazon (Amazon Web Services, AWS). Поддержка с официальными аппаратными продуктами Amazon (серия Fire, серия Dash). Amazon - крупнейшее в мире публичное облако (Public Cloud), в аппаратных продуктах Amazon также обращают внимание на небольшую прибыль, но быстрый оборот и не ограничивается открытыми или лицензированными технологиями, такими как Alexa Технология распознавания голоса широко используется в официальных аппаратных продуктах, отличных от Amazon, которые полезны для продвижения Amazon FreeRTOS.
Однако Amazon FreeRTOS по-прежнему нуждается в укреплении своей близости к развитию, и поскольку Amazon объявила о поддержке до ноября 2017 года, одобрены только четыре официальных совета по разработке. Однако, как упоминалось ранее, mbed достигла 130, а mbed все еще имеет ряд преимуществ.
Кроме того, mbed также может конкурировать с другими встроенными операционными системами, такими как μC / OS-II, embOS, которые являются легкими, и эти операционные системы существуют в течение некоторого времени. Если мы сравним с режимом FreeRTOS, мы получим поддержку от некоторых международных технологических компаний. Разработка может сразу же измениться. Или другие новые проекты встроенных операционных систем, вытекающие из концепции Internet of Things, такие как Mongoose OS, предложенная ирландской компанией, или встроенная операционная система, которая уже давно существует, но начала фокусироваться на Интернете Вещей, таких как Contiki.
Наконец, последующая разработка mbed может быть не такой, как ожидалось, поскольку первоначальное намерение Linaro было реализовано Android, но даже если первоначальный бизнес-лицензирование ARM не потерял, только доминирующие в своей программной экосистеме доминировали, поскольку Intel доминировала в x86. Чип, но он также не доминирует в экосистеме программного обеспечения x86, но Microsoft, во главе с сообществом Linux.