Aplicaciones de Windows CE / Embedded Daniel Archidona / Laura Bernabé

Transcripción

1 0.-Introducción. Un "Embedded System" - sistema empotrado - es cualquier sistema o dispositivo que ejecuta una función dedicada. Los sistemas embarcados utilizan un sistema operacional instalado en la ROM, o en el disco, como en el caso de un PC. Los sistemas embarcados no tienen como objetivo substituir el sistema operacional tradicional de las empresas y de las oficinas, tanto que sus funciones no son permitidas para automatización de oficinas y computación personal (e_ , procesamiento de textos, planillas, banco de datos, pesquisas en la red,etc.)cuando está permitido en la forma embarcada. La plataforma Microsoft Windows Embedded permite el desarrollo de dispositivos inteligentes, de una forma más rápida. Esta plataforma incluye: EL Microsoft Windows CE.NET es un sistema operacional vigoroso, en tiempo real, para el desarrollo ágil de dispositivos de ultima generación conectados, inteligentes y compactos. Éste incluye el software necesario para crear dispositivos basados en el Windows CE, adicionando un conjunto completo de herramientas de desarrollo para la construcción de productos de diseño sofisticados, con aplicaciones poderosas para rodar en el hardware más actual. El Microsoft Windows XP Embedded es una versión componentizada del sistema operacional líder del mercado, que posibilita el rápido desarrollo de dispositivos más confiables, completos y conectados. Basado en el mismo código binario del Windows XP Profesional. El Windows XP Embedded permite que los diseñadores seleccionen individualmente los componentes y recursos necesarios para la creación de dispositivos embarcados personalizados y de pequeño porte. 1

2 1.- Una visión general. Justo cuando los programadores se estaban acostumbrando a Windows 9x y Windows NT, Microsoft ha agregado un nuevo hermano: Windows CE. Sin embargo este nuevo integrante de la familia Windows tiene un objetivo especial. En los últimos años se ha visto que Windows 95 y Windows 98 se dedican a entregar compatibilidad con las aplicaciones y hardware existentes, mientras intentan entregar nuevas características como la multitarea. El objetivo de Windows NT es convertirse a largo plazo en el mejor sistema operativo de empresa. Sin embargo, Windows CE tiene otro objetivo: proveer un moderno sistema operativo de plataforma cruzada, multihilado y de tamaño pequeño. Esta última característica es la principal diferencia con Windows 95 y Windows NT. Cuando se habla de tamaño, se refiere a la cantidad de memoria y de almacenamiento necesario para albergar al sistema operativo. Handheld PC Mientras se desarrollaba Windows CE se le dio el nombre de Pegasus y junto a él se estaba diseñando un nuevo dispositivo, que tendría más tarde a Windows CE como sistema operativo. A este nuevo dispositivo se le llamó Handheld PC (HPC) o PC de bolsillo. Es así como el HPC sería la primera de muchas plataformas en aceptar el uso de Windows CE. La anterior figura muestra un HPC. Windows CE también funciona con otros dispositivos denominados Palm-size PC o "PC del porte de la palma", que son más pequeños que los HPC y que carecen de teclado, reemplazado por un reconocimiento de un sistema de tacto y un panel de entrada que aparece en pantalla. La figura muestra un Palm-size PC. Palm-size PC 2

3 Los dispositivos para Windows CE se sirven de baterías para poder durar 20 horas con uso continuo o una semana si el uso es discontinuo. Como una regla general se puede decir que las máquinas Windows CE tiene baterías con vida más corta. A diferencia de Windows 9x o NT, el sistema operativo Windows CE no tiene que ser re iniciado cada vez que el usuario lo desea utilizar. De hecho, se pueden configurar las máquinas para que se reemprendan instantáneamente a la respuesta al input del usuario, y el sistema vuelve al estado justo antes de apagarse. El sistema operativo no viene en discos, ni en CD-ROM sino que lo encontraremos en una pequeña tarjeta que se inserta en un HPC o en un Palm-size PC. 3

4 Parte 1: Windows empotrado. Desde 1996, Microsoft creo el nuevo Sistema Operativo (SO) Windows CE en su primera version, el cual se instaló en la memoria ROM de los primeros dispositivos de información con procesadores RISC, llamados Handheld PC los cuales eran similares a las Laptop, pero de tamaño reducido, pudiendo ser guardados en el bolsillo, con memorias RAM para almacenar datos de 2 MB hasta 4 MB y velocidades de 44 Mhz. Este SO venia acompañado de programas como Word, Excel, Outlook e Internet Explorer en sus versiones Pocket. En 1998 introduce al mercado la version 2.0 con nuevos dispositivos tales como la Palm-size PC, el AutoPC (Computadora para el automovil), el Sega Dreamcast (primer juego de video con capacidad de juego en linea a traves de Internet) y las mismas Handheld PC pero ahora incluyen un visualizador de Power Point con 8 MB. En 1999 introduce la version 2.11 con capacidad de manejar pantallas a color, en su nueva version Handheld PC Pro con la base de datos "Access" (Mini Laptop) y las HMI (Human Machine Interfase). En el año 2000, deciden hacer un gran cambio, reconstruir el SO Windows CE, para lograr sea de tiempo real, es decir que sea mucho mas rapido, sobre todo para el caso de las HMI (Industria), asi se lanza su tercera version, en la cual aun nos encontramos. A las anteriores Palm-size PC, se les adapta el Windows CE 3.0 de una forma diferente para hacerlas mas sencillas de usar y a esta adaptacion se le llamo Pocket PC. Se instalo por primera vez, en este tipo de dispositivos las aplicaciones de Word, Excel, Internet Explorer, Microsoft Reader (Libros digitales), Microsoft Media (Musica digital MP3), en sus versiones Pocket, con memorias RAM de 16 MB. En el presente podemos encontrar equipos con 64 MB en su RAM, con la posibilidad de agregarles hasta 5 GB; con procesadores de 200 o 400 Mhz. Esta gran potencia con la que cuentan los equipos Pocket PC, los proximos Pocket PC Phone y Smart Phone, les permite aprovechar el gran potencial de Windows CE (Sistema Operativo de Tiempo Real), con lo cual podra usted aprovechar la capacidad de multitareas y multimedia (AutoPC) con la que cuentan, es decir podrá ejecutar varias aplicaciones al mismo tiempo, con lo cual sera mas productivo y eficiente. Un ejemplo seria el estar navegando por Internet para realizar una compra, mientras esta enviando y resibiendo su correo electrónico, asi mismo le esta contestando al programa de Ajedrez y mientras lee su revista favorita (Reader) escuchando su musica (Media). En este ejemplo se estan ejecutando solo 5 aplicaciones diferentes de las 32 permitidas: Internet Explorer, Inbox, Ajedrez, Reader y Media. Esto solo sera posible cuando usted use Windows CE en alguna de sus diferentes presentaciones (Pocket PC, Handheld PC, etc), no cuando use las famosas Palm de 3Com o la nueva de Sony. 4

5 2.- Windows CE 1.x. Windows CE 1.00 y 1.01 fueron el primer paso en la creación de un sistema operativo Windows cuyo objetivo no era un PC. Si bien, mucha gente piensa que CE significa "Compact Edition", la verdad es que ese nombre puede engañar al programador y al usuario, porque al decir Edición Compacta suena a "subconjunto de Windows", y en realidad Windows CE fue escrito desde cero, a diferencia por ejemplo de Windows 95 que fue escrito basado en Windows 3.x. Como se ha dicho, la primera versión de Windows CE se embarcó con los HPC Características y metas de Windows CE 1.x Compatibilidad con Windows. Windows CE soporta el modelo de programación Win32, sin embargo sólo soporta un subconjunto de todo el mundo Win32. Al igual que Windows NT y Windows 9x, Windows CE realiza multitarea con desalojo. El formato para los archivos ejecutables y librerías son los mismos que los de Windows 9x y NT. Aunque Windows CE no puede ejecutar aplicaciones de Windows de forma arbitraria (en otras palabras, cualquier aplicación Windows), es relativamente fácil portar la mayoría de las aplicaciones a Windows CE. Consume pocas cantidades de RAM. Todos los componentes de Windows CE se pueden ejecutar en ROM, reduciendo la necesidad de RAM. NO se requiere flash memory o una unidad de disco (aunque ambos son soportados). Independiente del hardware del sistema. Windows CE trabaja en una variedad de microprocesadores de 32 bits y no requiere una arquitectura de hardware particular. 5

6 3.- Arquitectura de Windows CE 1.xx. Windows CE es un sistema operativo modular compuesto de varios elementos software. Estos elementos son interfaces compatibles con Win32 y estas interfaces permiten que cada uno de los elementos software puedan integrarse entre sí. Cada elemento comprende varios componentes de nivel más bajo y los diseñadores del sistema tienen la posibilidad de incluir o excluir estos componentes de nivel más bajo según sus necesidades Es posible que un desarrollador excluya módulos como USER y GDI, obteniendo así un Windows CE sin interfaz de usuario. Bueno, esa característica ahora ha permitido que Windows CE funcione en sistema empotrados (Embedded Systems) en los cuales todo es controlado mediante memoria ROM y no hay interfaz de usuario, ya que por lo general los sistemas empotrados son automatizaciones donde no hay intervención humana. Windows CE debido a su tamaño se hace ideal para realizar trabajo en tiempo real y permite llevar la API Win32 a sistemas automatizados de tiempo real. Comenzando por el fondo, los principales elementos que conforman el sistema operativo son: la capa de abstracción OEM denominada OAL (OEM Abstraction Layer), que incluye la administración de poder, los drivers de dispositivos y los servicios de las tarjeta de PC (PC Card), el Kernel de Windows CE, USER, GDI, sistemas de archivos y bases de datos; los protocolos de comunicaciones IRDA y TCP/IP; las distintas APIs; la conectividad remota, Internet Explorer para Windows CE y el shell. Como se dijo anteriormente un diseñador puede incluir o excluir algunos de estos elementos (por ejemplo, el Internet Explorer) según sus necesidades OAL y Administración de Poder. El OAL permite a los diseñadores adaptarse a su plataforma hardware y proveer funciones de administración de poder específicas. Windows CE no requiere un estructura de interrupciones o una proyección de memoria estándar. En cambio, los diseñadores escriben pequeñas rutinas de servicio de interrupciones en la capa OAL de Windows CE que permiten que el sistema operativo se ejecute un cualquier configuración de hardware. La administración de poder incluye la características "encendido instantáneo" permitiendo que los dispositivos Windows CE sean apagado y luego encendidos instantáneamente si el dispositivo tiene RAM no volátil (respaldada con baterías) Drivers y Servicios de PC Card. Los dispositivos de Windows CE pueden contener dos tipos de drivers de dispositivos: drivers incorporados para el hardware que está siempre presente en dispositivo como el teclado en un HPC, y drivers instalables en tiempo de ejecución para periféricos que pueden agregarse. Windows CE 1.01 directamente soporta varios tipos de dispositivos, tales como teclados, mouse, paneles de tacto, puertos seriales, módems, pantallas, slots de PC Card, procesadores de audio, parlantes, puertos paralelos, disco ATA o unidades de "flash card". Los diseñadores pueden fácilmente agregar nuevos tipos de dispositivos. 6

7 Para todos los drivers de dispositivos soportados, Windows CE tiene un conjunto bien definido de DDI o Device Driver Interfaces (Interfaces del Driver del Dispositivo) para los cuales los diseñadores escriben. Los drivers de dispositivos corren como procesos normales en el sistema, con acceso a todos los servicios del sistema operativo. Esto permite que las rutinas de servicio de interrupción que típicamente "despiertan" a los drivers de dispositivos sean simples y rápidos: el hilo del driver hace la mayoría del trabajo. Windows CE provee un subconjunto de servicios de PC Card y de Sockets de Windows. Permitiendo que PC Cards tales como tarjetas de módems inalámbricos o tarjetas de flash memory sean utilizados Kernel. El Kernel de Windows CE fue escrito específicamente para dispositivos "no PC". Implementa el modelo de proceso, hilo y memoria virtual de Win32. Al igual que Windows NT y Windows 9x, presenta un sistema multitarea con desalojo basado en prioridad, también provee una rica variedad de primitivas de sincronización, incluyendo semáforos, mutex y eventos. El Kernel de Windows soporta la ejecución de programas en ROM o RAM. También implementa paginación bajo demanda para las aplicaciones que se almacenan comprimidas y/o se almacenan en un medio que soporta ejecución en el lugar (como lo es para RAM o ROM). El kernel tiene una rutina de bajo nivel de servicios de interrupción y baja latencia de hilo (a los hilos se les puede asignar la CPU y hace cambio de contexto en menos de 100 microsegundos en un HPC a 33 Mhz). Esto permite que Windows CE sea utilizado en muchos tipos de sistemas de tiempo real USER y GDI. Los componentes de USER y GDI de Windows CE proveen la funcionalidad básica para la interfaz de usuario, si la hay. En Windows CE 1.01, una pantalla de escala de grises es soportada por GDI. USER de Windows CE exporta las mismas características de interfaz de usuario de Win32 presentes en la versión USER de Windows NT/9x. Las principales características son: administración de eventos, controles de interfaz de usuario, cajas de diálogo, comunicación entre procesos, entre otras. Se incluye soporte para UNICODE Almacén de Objetos. Los componentes de Almacén de Objetos de Windows CE proveen almacenamiento persistente para aplicaciones y datos. Los datos persistentes están usualmente contenidos en memoria no volátil, tales como RAM respaldada por baterías o flash memory. Cuando se utiliza RAM que también se usa para las aplicaciones que se ejecutan, el diseñador puede ajustar la cantidad de RAM utilizada por el Almacén de Objetos (los usuarios también pueden realizar esto). El Almacén de Objeto está compuesto de tres clases de componentes: sistemas de archivos, el registro y bases de datos. En Windows CE 1.01, existen tres tipos de sistemas de 1 Asigna un único número para cada carácter. (Más información en el glosario) 7

8 archivos: un sistema de archivos basado en ROM, un sistema de archivos basado en RAM, y un sistema de archivo FAT para las unidades de disco. La funcionalidad de bases de datos de Windows CE no tienen un corolario como en Windows NT o Windows 95. La base de datos provee almacén, acceso y ordenamiento de objeto. Se utilizó inicialmente en el HPC para cosas como libro de dirección y apuntes. Una característica clave de las bases de datos, el sistema de archivos y el registro es que ellos están protegidos contra un "reset" imprevisto. Si ocurre un "reset" durante una escritura al almacén de objeto, Windows CE asegura que el almacén no estará corrupto, ya sea completando la operación cuando el sistema se reinicie o retrocediendo al último estado estable conocido antes de la interrupción TCP/IP, PPP, y IrDA. Los protocolos de comunicaciones de Windows CE 1.01 proveen conectividad a los PCs de escritorio Windows, Internet, y a otros dispositivos Windows CE. La pila de protocolo de comunicaciones para las conexiones es el protocolo estándar de Internet, TCP/IP, acompañado de PPP. TCP/IP y PPP se utilizan cuando se aplica la característica "Conexión Directa mediante Cable" entre PCs Windows, así como también ahora se utiliza para comunicar un dispositivo Windows CE con Internet a través de un módem o una LAN. Windows CE también incluye un estándar infrarrojo (IRDA 2 ) APIs. Windows CE exporta un subconjunto de Win32 API. Dentro de este subconjunto se incluyen sobre 500 de las más utilizadas API 3 s de Win32. Aplicaciones como Pocket Word y Pocket Excel han sido escritas con este subconjunto. Junto con los protocolos de comunicaciones, Windows CE provee varias de las APIs familiares para comunicaciones de Windows, incluyendo Windows Sockets, TAPI 4 y Unimodem Conectividad Remota Para posibilitar aplicaciones de conectividad, Windows CE exporta RAPI o Remote Access API (API de Acceso Remoto) a un PC con Windows a través de Sockets. El PC a su vez importa esa API y puede manipular al dispositivo HPC. Una aplicación en un PC, como el Explorador de HPC, utiliza RAPI para manipular el almacén de objeto del dispositivo Windows CE. Los archivos puede mover hacia y desde el dispositivo Windows CE, las bases de datos pueden actualizarse, el registro puede ser modificado y revisado a través de la conexión. Mediante la utilización de TAPI, esta conexión puede realizarse remotamente a través de una línea telefónica. 2 Protocolo estándar para la comunicación sin cables a través de la luz infrarroja entre, por ejemplo, un teléfono móvil y un ordenador o una impresora. (Ver glosario) 3 Application Programmers Interface. (Ver glosario). 4 API de Telefonía. (Ver glosario). 8

9 3.9.-Internet Explorer para Windows CE La conectividad a Internet es un módulo de Windows CE. Aunque está destinado para dispositivos con pantalla, los componentes de Internet Explorer pueden utilizarse para conseguir información a través de Internet aún sin la navegación de las páginas de WWW, no es un requerimiento Shell. Windows CE 1.xx viene con la ya familiar interficie de Windows, como lo muestra la anterior figura. Pero, muchos sistemas empotrados (embedded) que utilizan Windows CE no tendrán este shell, o quizás no tendrán ningún shell (o ni siquiera pantalla). Sin embargo, para aquellos sistemas que necesitan una "look" Windows, el shell de Windows CE provee una experiencia similar a la de Windows NT 4.0 y Windows 9x. Windows CE está disponible en una variedad de idiomas Requerimientos de Hardware para Windows CE 1.x Como mínimo Windows CE debe tener un procesador, memoria y un reloj de tiempo real. Realmente no se necesita técnicamente nada más, pero obviamente un número importante de otros dispositivos tendrá un número de periféricos. Los procesadores soportados, son el NEC 4100 MIPS, Phillips 3900 MIPS y el HITACHI SH3. La memoria necesaria para Windows CE es totalmente dependiente de los componentes que el diseñador del sistema seleccionó. Por ejemplo, un sistema de bajo nivel que sólo utiliza el kernel, la pila de comunicaciones requiere menos de la mitad de un megabyte de ROM y 256 KB de RAM. Los componentes en un Windows CE de un HPC, con todos los componentes de Windows CE activos toma 2 MB de ROM, y al arranque ya consume 512 KB de RAM. Pero cuando se agregan Word y Excel y resto de las aplicaciones se requieren 4 MB de ROM y 2 MB de RAM, con un 1 MB destinado al almacenamiento de datos. 9

10 4.-Windows CE 2.x A mediados de 1997 se comenzó a distribuir una versión beta de Windows CE 2.0, que en realidad mantiene la misma estructura de componentes que Windows CE 1.x, sin embargo presenta avances importantes: Soporte para los procesadores Intel y AMD. La serie 82x de los procesadores PowerPC de Motorola. Pantalla con colores de hasta 24 bits. Conexiones LAN mediante el protocolos NDIS. Subconjunto de ActiveX. Java Virtual Machine. Visual Basic Script. Subconjunto de MFC para Windows CE. La figura superior muestra a Windows CE 2.0, y como puede verse soporta colores, algo que Windows CE 1.x no hacia. 10

11 La figura anterior muestra el Internet Explorer de Windows CE 2.0, que puede verse muy superior al de Windows CE 1.x no sólo por los colores sino por que Windows CE 2.0 incluye ActiveX, JVM y VB Script lo cual da un potencial tremendo a las aplicaciones Internet en Windows CE Windows CE 2.01 Se agrega soporte para: FAT32 5 ADO 6 fast IRDA USB Imprimir 5 Ver glosario. 6 Es una API y forma parte de los componentes de acceso de datos de Microsoft. (Ver glosario). 11

12 5.-Windows CE 3.x. Siguieron las evoluciones: For the Windows CE 3.0 version of the operating system, developers have three application development options: embedded Visual Tools 3.0 embedded Visual Basic (for ARM processor based devices only) Platform Builder for Windows CE Windows CE 4.x. For the Windows CE.NET 4.0 version of the operating system, developers have two application development options: embedded Visual C SP4 Platform Builder for Windows CE.NET 4.0 Important Note: Neither Visual Studio.NET nor Visual Studio.NET 2003 support managed application development for Windows CE.NET Windows CE 4.1. For the Windows CE.NET 4.1 version of the operating system, developers have three application development options: Visual Studio.NET 2003 with the Windows CE Utilities for Visual Studio.NET 2003 Add-on Pack.NET Compact Framework 1.0 (by using the Windows CE.NET 4.1.NET Compact Framework 1.0 RTM Update) embedded Visual C SP4 Platform Builder for Windows CE.NET

13 6.2.-Windows CE 4.2. For the Windows CE.NET 4.2 version of the operating system, developers have three application development options: Visual Studio.NET 2003 with the Windows CE Utilities for Visual Studio.NET 2003 Add-on Pack.NET Compact Framework 1.0 (included in Windows CE.NET 4.2).NET Compact Framework 1.0 Service Pack 1 Developer Redistributable (RAM install only).net Compact Framework 1.0 Service Pack 1 (ROM install only with the Windows CE.NET 4.2 Platform Builder Quarterly QFE Package: April - June 2003) embedded Visual C SP4 Platform Builder for Windows CE.NET Windows CE 5.x. For the Windows CE 5.0 version of the operating system, developers have three application development options: Visual Studio.NET 2003 with the Windows CE Utilities for Visual Studio.NET 2003 Add-on Pack.NET Compact Framework 1.0 (included in Windows CE 5.0).NET Compact Framework 1.0 Service Pack 1 Developer Redistributable (RAM install only).net Compact Framework 1.0 Service Pack 1 (ROM install only with the Windows CE.NET 4.2 Platform Builder Quarterly QFE Package: April - June 2003) embedded Visual C SP4 Platform Builder for Windows CE

14 7.1.-Artículo: Windows CE 5.x. (Martes 30 de Marzo de 2004) La nueva versión del sistema operativo embebido de Microsoft pretende hacer que los dispositivos sean más seguros, más fiables y que gestionen mejor los archivos multimedia. Microsoft ha presentado la versión beta del sistema Windows CE 5.0, orientado a dispositivos electrónicos. Entre otras mejoras, permitirá a los desarrolladores ofrecer un soporte mejorado de hardware y un entorno de desarrollo unificado, según afirma la compañía en un comunicado emitido en el marco de la conferencia Embedded Systems Conference que ha tenido lugar en San Francisco. La versión beta estará disponible a partir del jueves para la red de desarrolladores de la compañía, Microsoft Developer Network (MSDN), mientras que la edición definitiva está prevista para mediados de año. Windows CE 5.0 viene a actualizar la versión 4.2 que se lanzó el año pasado. Este sistema operativo para uso embebido o integrado se emplea en diversos dispositivos, como decodificadores de TV, routers inalámbricos y monitores sin cables. También es la base sobre la que se ha desarrollado Windows Mobile, el sistema de Microsoft para Pocket PC y teléfonos inteligentes. Las principales características de la nueva versión serán un entorno de desarrollo integrado, que permite a los desarrolladores trabajar en un entorno gráfico y utilizar la interfaz de línea de comandos desde la misma herramienta; y un soporte de hardware más amplio, con más de 50 controladores que facilitarán la vida a los desarrolladores. También se han tenido en cuenta en esta versión la seguridad y fiabilidad, con todos los parámetros de sus componentes establecidos con la máxima seguridad por omisión, según la compañía; así como la realización de informes de errores, que permiten a los fabricantes de dispositivos que se conectan a Internet conseguir informes de los problemas que tienen los usuarios con sus productos. Para soportar dispositivos más centrados en el apartado multimedia, Microsoft ha incluido en Windows CE 5.0 soporte para Direct3D, el modelo de programación y gráficos basado en DirectX que forma parte del sistema operativo Windows de sobremesa. Esta tecnología será útil para nuevos dispositivos como centros multimedia portátiles (Portable Media Centers), un nuevo tipo de productos basados en Windows CE que se espera que los socios de Microsoft comiencen a lanzar más adelante, este mismo año. 14

15 8.-Arquitectura de Memoria de Windows CE. Como hemos dicho anteriormente Windows CE soporta multitarea y multihilos con prioridad de forma similar a como lo hacen Windows NT y Windows 9x. Sin embargo, al momento de administrar memoria las cosa cambian radicalmente. En las Arquitecturas de Windows 9x y Windows NT cada aplicación (proceso) tiene su propio espacio de direcciones virtuales de 4 GB que oculta la arquitectura física de la memoria. Windows CE realiza el mismo método: oculta al programador la administración de memoria física del dispositivo y mantiene la idea de memoria virtual. El gran cambio es que Windows CE no provee 4 GB de memoria virtual a cada nuevo proceso que arranca. Windows CE en el momento de partir crea un espacio de direcciones de 4 GB pero éste es único para todos los procesos. Al igual que en Windows NT y Windows 9x la memoria sigue siendo asignada por páginas. En Windows NT el tamaño de la página depende del procesador, en Windows CE también y va desde 1 KB hasta 4 KB. Se podría pensar que tener un espacio de direcciones común entre todos los procesos puede que hagan de Windows CE un sistema inestable, sin embargo esa posibilidad se elimina al momento en que Windows CE implementa protección no a nivel de espacio de direcciones sino que a través de protección de páginas. 15

16 Parte 2: Sistemas empotrados de la vida codidiana. No podríamos pensar que Microsoft iba a quedarse fuera del mercado de los dispositivos embebidos verdad? En un mundo en el que existen millones de cajeros automáticos, navegadores para el coche, controles de acceso, básculas inteligentes, módulos GPS, electrodomésticos de todo tipo, ordenadores de bolsillo, teléfonos móviles.... Así que Microsoft se puso manos a la obra para reducir Windows a su mínima expresión y lanzarlo a la conquista del mercado electrónico de los sistemas embebidos. El resultado: el sistema operativo Windows CE, que ya va por su versión 5 beta. Windows CE es el sistema operativo de Microsoft incrustado modular de tiempo real para dispositivos móviles de 32-bits inteligentes y conectados. Windows CE combina la compatibilidad y los servicios de aplicación avanzados de Windows con soporte para múltiples arquitecturas de CPU y opciones incluidas de comunicación y redes para proporcionar una rica, escalable fundación abierta para crear una amplia variedad de productos. Windows CE impulsa a los dispositivos electrónicos del cliente, terminales Web, dispositivos de acceso a Internet, controladores industriales especializados, computadoras de bolsillo y dispositivos de comunicación incrustados. Esta plataforma altamente modular permite a los desarrolladores crear de una manera confiable y flexible la nueva generación de dispositivos móviles de 32-bits que se integran fácilmente con Windows y la Internet. Después del lanzamiento de Windows CE, Microsoft descubrió rápidamente que los sistemas embebidos constituían una amplia gama de dispositivos no-pc que se podrían beneficiar de una arquitectura basada en PC, de un sistema con una funcionalidad más rica de la que Windows CE podía proporcionar en aquel entonces. En 1999, Microsoft sacó al mercado Windows NT Embedded, proporcionando a los desarrolladores un sistema operativo más flexible y con más opciones. Algunas aplicaciones de Windows Embedded serían las siguientes: Descodificadores de TV a cable; Equipos para Games y Fliperamas; Quioscos y ATM 7 s; Controles Industriales; Impresoras multifuncionales; Terminales de Puntos de Venta al por menor; Instrumentos de medición; 7 Modo de transmisión asíncrono. (Ver glosario). 16

17 9.- Platform Builder. El entorno de configuración y desarrollo del kernel de Windows CE es un programa llamado Platform Builder. Es un IDE 8 gráfico muy sencillo de manejar que permite modificar el kernel de forma intuitiva, modificar drivers, compilar pequeñas aplicaciones, depurar el sistema operativo y emular las plataformas generadas. Mientras Platform Builder permite generar el kernel del sistema operativo a medida del usuario, el entorno de desarrollo Embedded Visual C++ permite crear aplicaciones en Visual C++ para nuestra plataforma. Además, con Windows CE, Microsoft provee algunas aplicaciones embebidas clásicas como Pocket Word, Pocket Excel (versiones minimizadas del paquete Office), Windows Media... Windows Powered En esta apartado se puede encontrar documentación, SDK y otros recursos para desarrollar sobre Pocket PC, Smart Phone, Handheld PC y Automotive, entre otros. Microsoft embedded Visual Tools es un entorno completo de desarrollo para la creación de aplicaciones y componentes de sistema para dispositivos basados en Windows CE, incluyendo Pocket PC y Handheld PC. Smartphone 2002 SDK Release 1.0 Incluye las APIs para el desarrollo de aplicaciones, elementos de diseño para el interfase emulador de dispositivos y completa documentación El PC de Bolsillo Pocket PC funciona con el sistema operativo Microsoft Windows CE y proporciona al usuario programas complementarios a las versiones de sobremesa de Microsoft Office para Windows, Microsoft Outlook para Windows y Microsoft Internet Explorer. Mediante Microsoft ActiveSync 9, la información contenida en los dispositivos portátiles se puede sincronizar con equipos más grandes y redes, ofreciendo al usuario información actualizada en todos sus equipos. Pc de Bolsillo convencional. 8 Integrated Drive Electronics 9 ActiveSync es el software de sincronización de datos para el sistema operativo de Windows CE basado en Pocket PC y Handheld PCs. (Ver apartado 11). 17

18 Un PC de Bolsillo o HPC casi siempre se compone de una pantalla de 480x240 o 640x240 en escala de gris, acompañada de un pequeño teclado. En vez de mouse, el dispositivo tiene un panel de contacto que cubre la pantalla. Todo HPC incluye un puerto serial y un puerto infrarrojo de 115 Kbps. Los sistemas tiene un slot PCMCIA o un slot de minitarjeta. (Algunas de estas características se pueden observar en la figura adjuntada) La configuración de la memoria física es muy interesante en un HPC. Un PC de bolsillo típico tiene 4 MB ó 8 MB de memoria ROM y 2 MB ó 4 MB de RAM. La memoria ROM contiene al sistema operativo y a la suite de aplicaciones de bolsillo que se venden con Windows CE (Word y Excel), a los que se les ha bautizado como Pocket Word y Pocket Excel (Word de Bolsillo y Excel de Bolsillo). Sin embargo, y debido a la naturaleza de la memoria ROM las aplicaciones no pueden sólo ejecutarse en ROM, las aplicaciones no sólo leen de memoria, sino que también escriben. Por lo tanto se puede concluir que en la memoria ROM residen las instrucciones y valores de sólo lectura mientras que algo de RAM debe utilizarse para los valores que las aplicaciones deseen escribir en algún momento. La memoria RAM necesaria para el sistema operativo mismo es de cerca de 500 KB, y las aplicaciones en realidad no ocupan mucho. Por ejemplo una instancia de Pocket Word utiliza solamente 16 K de RAM cuando se carga. La memoria RAM se divide en dos partes, una para la RAM del sistema utilizada por el sistema operativo y las aplicaciones, y la otra parte, denominada almacén de objeto, para el almacenamiento de datos. Los archivos que se guardan en el almacén de objeto, no son guardados tal cual son, sino que son comprimidos en un radio 2:1. Los HPCs no tiene unidades de disco flexibles, ni discos duros, sin embargo se soporta SRAM y Tarjetas de PC Flash ATRA en dispositivos con slots PC Card. Pocket Pc 2002 Rompiendo con la tradición, los HPC actualmente no utilizan procesadores Intel o compatibles con Intel. En cambio, los HPC actualmente soportan el uso de procesadores RISC: El Hitachi SH3, el NEC VR4101 y el Phillips 3910 (los dos últimos compatibles con el procesador MIPS). Debido a que los procesadores NEC y Phillips utilizan un subconjunto común de las instrucciones MIPS, se puede decir que desde el punto de vista software, solamente se soportan dos CPUs: MIPS y SH3. Como se ha dejado entrever en los párrafos anteriores, Windows CE incluye unas versiones en miniatura de las aplicaciones de oficina de Microsoft: Versiones de bolsillo de Word y Excel, un Calendario, Internet Explorer, un cliente de , y el Solitario. Si bien se 18

19 incluye Word de bolsillo, sus características son limitadas si se le compara con el Word para Windows 9x/NT, presenta un mínimo soporte para fuentes y listas. Por ejemplo, no existe corrección ortográfica en Pocket Word. Pocket Excel es una sombra de su hermano mayor, ya que no incluye toda la funcionalidad de la versión de Windows 9x/NT. Todo HPC viene con una aplicación (mostrada en la figura contigua) de comunicación y sincronización que se puede ejecutar en un PC, con el objetivo de poder comunicar el PC con un HPC a través del puerto serial. El programa llamado HPC Explorer, se parece al Explorador de Windows, y sólo despliega los archivos que residen en el HPC. Cuando el usuario arrastra un archivo desde el Explorador de Windows hasta el Explorador de HPC, un filtro de formato lo traduce desde formato PC a formato HPC. HPC Explorer Para programar una aplicación Windows CE para HPC se debe tener experiencia en desarrollo de programas en C con Win32 API. Los requisitos son Visual C++ para PC, Visual C++ para Windows CE (que en realidad es un agregado para soportar las nuevas plataformas MIPS y SH3) y las clases MFC para Windows CE. (Todo lo anteriormente dicho se cumple para la versión Windows CE 1.0) Pocket Pc Phone 19

20 SDK for Windows Mobile 2003-based Pocket PCs This version of the Pocket PC 2003 SDK allows you to create Pocket PC 2003 applications using embedded Visual C (with Service Pack 3), and applications written in C# or Visual Basic.NET using Visual Studio.NET Smart Phone. Diseñado por Microsoft, el smart phone nació con características similares al Pocket PC emedded. Un SmartPhone es mucho más que un teléfono móvil, gracias a los diversos sistemas operativos que podemos encontrar integrados en estos dispositivos basados en Symbian, Palm y Windows, podremos disfrutar de prestaciones avanzadas a nivel de organización de datos, agenda, multimedia, sincronización, conectividad, etc.. prácticamente como en un PDA, todo ello en un tamaño compacto y de dimensiones similares a las de un teléfono móvil. Smartphone 2002 SDK Smartphone es una plataforma muy eficaz para desarrolladores, que incluye un factor de forma muy compacto que hay que tener en cuenta al diseñar la interfaz de usuario (IU). La IU de Smartphone está optimizada para realizar operaciones sencillas con una sola mano y, por lo tanto, no admite pantallas táctiles. Si trabaja en la interfaz de usuario de la aplicación, siempre deberá tener en cuenta esta circunstancia. Requerimiento del systema Sistema operativo soportado: Windows CE embedded Visual Tools 3.0 PC con procesador Pentium Pentium 400 MHz o procesador alto. 20

21 Sistema operativo Windows 2000 con Service Pack 2 o Windows XP (Home, Professional, o Server) 128 MB RAM (recomendadas 196 MB) Espacio en el disco duro requerido: Instalación minima- 360 MB, Instalación completa- 720 MB Lector CD-ROM compatible con las especificaciones del Pc multimedia. VGA o monitor de alta resolución ( Recomendado Super VGA ) Ratón Microsoft o servicio de señalización compatible. Desarrollo de una interfaz de usuario eficaz para Smartphone (Artículo) En este artículo se explica cómo desarrollar una interfaz de usuario eficaz para el factor de forma compacto de Smartphone. Herramientas necesarias embedded Visual Tools 3.0 SDK de Smartphone 2002 (en versión Beta en el momento de redacción de este artículo) Información general para desarrolladores de Pocket PC El tamaño de pantalla para Smartphone es de 176x220 píxeles, más pequeño que el de la pantalla para Pocket PC. De la misma forma, Smartphone está optimizado para realizar operaciones con una sola mano, por lo que no son válidos algunos de los controles de ventanas más habituales. Smartphone tampoco admite pantallas táctiles ni funciones de mouse similares, limitando toda interacción al teclado y a movimientos del cursor. Como consecuencia, Microsoft ofrece nuevos controles eficaces que son más adecuados para realizar operaciones con una sola mano. Controles optimizados para Smartphone Vista de lista: El control de vista de lista ahora es siempre a pantalla completa en lugar de ser un control que forma parte de un cuadro de diálogo mayor. No hay posibilidad de seleccionar un elemento en una vista de lista porque las teclas de dirección se mueven entre controles, no dentro de un 21

22 control. Si el usuario presiona el botón de acción mientras la vista de lista tiene el enfoque, el control de vista de lista ocupará siempre toda la pantalla. Cuadros combinados y de lista : Smartphone no admite cuadros combinados ni de lista. No se admiten los cuadros de diálogo Abrir, Guardar ni los elementos definidos en el archivo "Commdlg.h" Estos cuadros de diálogo comunes se crean para entornos de pantalla grande. Además, en Smartphone, los usuarios no tienen acceso directo al sistema de archivos, sino que seleccionan los archivos mediante su aplicación. En lugar de mostrar un cuadro de diálogo Abrir, puede rellenar una vista de lista con todos los archivos disponibles para la aplicación y que el usuario seleccione uno. Fichas y cuadros de propiedades : Con las nuevas teclas de software, se puede crear una IU similar a las fichas de Pocket PC. Aunque se reduce a dos teclas y la guía de estilo de diseño de la IU de Smartphone especifica el uso de la tecla de software 1 para "Aceptar" (o para cualquier otra selección afirmativa, p. ej., "Sí", "Listo" o "Nuevo") y de la tecla de software 2 para "Cancelar" (o para cualquier selección negativa, p. ej., "No" u otras acciones). La mayoría de las aplicaciones de Microsoft la utilizan para el menú principal de la aplicación. Controles deslizantes y barras de desplazamiento horizontales : No existe ningún método de entrada para mover un control deslizante o una barra de desplazamiento, debido a que requeriría presionar un botón y moverlo al mismo tiempo. Sin embargo, una solución consiste en establecer el estilo del cuadro de diálogo en "Vertical Scroll" (Desplazamiento vertical) funcionará. Asimismo, si se mueve con el cursor por debajo de la pantalla y todavía hay controles en el cuadro de diálogo, la pantalla se desplazará automáticamente. La barra de desplazamiento vertical es más un indicador visual del espacio visible en pantalla que un control que el usuario pueda utilizar. Vista de árbol : El control de vista de árbol requiere mucho espacio de pantalla y se debe utilizar como selector estructurado para datos jerárquicos. Por ejemplo, un control de vista de lista de pantalla completa se puede utilizar para seleccionar una carpeta de una aplicación de mensajería. Una vez seleccionada la carpeta, debería descartar el control de vista de árbol de pantalla completa y mostrar el contenido de la carpeta. 22

23 Nuevo control disponibles Control de giro: El control de giro está pensado para reemplazar a todos los cuadros combinados, de lista y vistas de lista. Es fundamentalmente un cuadro de edición normal con un botón de alternar hacia la derecha o hacia la izquierda situado a un lado. El usuario puede mover el cursor hacia la izquierda o hacia la derecha para elegir una entrada diferente en el cuadro de edición de giro. Si el usuario presiona el botón de acción, aparecerá una lista a pantalla completa de todos los elementos donde podrá seleccionar de nuevo un elemento con el botón de acción. Casi todas las aplicaciones de Smartphone utilizan este control Automoción : Windows Automotive 4.2. En este apartado nos centraremos en la nueva generación de software que revolucionará la integración de la informática y las comunicaciones con tu coche. Como el líder en el desarrollo de la tecnología software, Microsoft está destinado a acercar a la gente a un buen software en cualquier momento, lugar, y en cualquier aplicación. Nuestra meta es liberar flexibles, escalables plataformas para conectar servicios que pueden permitir a elevadas aplicaciones y servicios ofrecer soluciones flexibles para el cliente de la necesaria industria de la automoción. La puesta a la venta de Windows Automotive versión 4.2 marca la introducción del primer Microsoft.NET- sofware que permite construir la próxima generación en servicios de vehículos. Windows Automotive 4.2, construido en el sistema oprativo de Windows CE, es la primera plataforma software telemática de Microsoft que incluye el.net Compact Framework. Esta tecnología permitirá a la industria dar a los conductores y pasajeros completo acceso a un amplio rango de servicios Web como también una funcionalidad de todos los servcios de Windows powered. Acercando a los coches a la era digital (Artículo) Cuando pensamos en Microsoft, normalmente no pensamos en automoción. Pere deberíamos. Desde 1995, Microsoft Automotive Business Unit un grupo multidisciplinario compuesto por desarroladores de productos y dirigentes de negocios in Redmond, Washington; detroit, Michigan; Tokyo, Japón; y Munic, Alemania- ha cambiado la forma en que la gente piensa sobre su coche. A través de una extensa búsqueda, Microsoft descubrió que la gente 23

24 quiere estar conectada todo el tiempo, en qualquier lado, y en cualquier servicio- hasta en los coches. Respondiendo a esta necesidad in 1998, Microsoft desarroló su primera plataforma telemáticos, o ordenadores en los coches: Windows CE for Automotive. Construido en el robusto sistema operativo de Windows CE, esta tecnología ofrece a los conductores comunicaciones con manos libres, acceso a Internet, asistencia en carretera, diagnósticos remotos, y más. En 2003, Microsoft hizo pública la quinta versión de la paltaforma, renombrada Windows Automotive, ofreciendo soporte para voz y datos permitiendo Bluetooth, el Microsoft.NET Compact Framework, y reconocimiento de voz. 24

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26 Datasheet Windows Automotive 4.2 es una plataforma de software abierta y de alto nivel que proporciona a los desarroladores junto con los bloques de desarrollo una rápida plataforma de avanzadas soluciones telemáticas. Ventajas para la Aplicaciones del Automovil. Estabilidad y confianza. Windows Automotive ha sido provado en las aplicaciones de producción del automóvil. Velocidad. Windows Automotive es usada en aplicaciones de tiempo real y puede arrancar un sistema complejo en menos de un segundo. Eficiencia de coste y escalabilidad. Windows Automotive escala desde pequeñas huellas hasta un completamente caracterizado sistema de información y permite diseños de eficiente coste. Tiempo rápido de mercado. Con su extensa selección de características desde trabajos en red hasta la velocidad de los gráficos multimedia, Windows Automotive continua su desarrollo basandose en un alto nivel de funcionalidad, no código de bajo nivel. Rica funcionalidad. Los componentes de Windows Automotive permiten unas ricas experiencias cuando han sido usados lo que mantiene la imagen de la marca. Tecnología de Windows Automotive para Telemáticos Windows Automotive 4.2 es una plataforma para dar a los productos y servicios telemáticos la imagen de que són retocables, de confianza y fáciles de usar. Pueden encajar en cualquier rango de percios y tipo de vehículo, desde la clase más económica hasta el más caro. Windows Automotive 4.2 proporciona una plataforma de software que seguramente y eficazmente lleva conectividad a las familias y profesionales del volante. Caracteríticas de Windows Automotive 4.2 Características que són construidas en tiempor real, 32 bits, sistema operativo con memoria protegida del kernel, con soporte para una variedad de CPU s. Rápida capacidad de arranque y respuesta a las interrupciones en menos de 10 microsegundos. 26

27 Un aplicación (API) de windows 32, incluyendo archivos y gestión de memoria, gestión de mecanismos y servicios, gestión de procesos, y una gran conexión de redes, etc. Intefície de comunicaciones de manos libres usando la Speed API (SAPI) versión 5.0 de Windows que ofrece acceso estandarizado a una amplia variedad de reconocimiento de voz y texto. Soporte gráfico de alta resolución gracias a Microsoft Direct X API y GDI-sub. Rico soporte mutimedia gracias al Microsoft Direct Show Api, con soporte para una variedad de formatos como Windows Media Audio, MP3, y DVD. Driver Distraction Control Advanced Exception Reporting que permite un económico sistema de iformación que puede ser usado para diagnósticos remotos o locales. Avanzado poder de gestión y monitorización de procesado. Sistema seguro de transmisión de archivos (TFAT); y sistema de archivos diseñado especialmente para proveer trasacciones seguras para el almacenamiento de datos. Prioridad de Treads para mejorar en la ejecución. Desarrollo de herramientas para la mejora de Windows CE.Net Test Kit. Soprte de multilenguaje. Bluetooth versión 1.1, IPv6, IEEE and 802.1x, Messenger (RTC/SIP client), Voz sobre IP (VoIP), IEEE 1394, and MOST (Media Oriented Systems Transport) support Microsoft Internet Explorer Web Browser for Windows CE (baasado en internet Explorer 6) Microsoft.NET Compact Framework XML and SOAP Toolkit, componentes claves de los inicios telemáticos de Microsoft's Connected Car Features that are built on a real-time, 32-bit, memory-protected operating system kernel, with support for a variety of CPUs Aplicaciones de Windows Automotive: Sistemas de navegación Sistemas de entretenimiento Sistemas de información Servicios de ultifunción conectados Construyendo mecanismos con Windows Automotrive Windows Automotive 4.2 es altamente configurable usando la herramienta de Microsoft CE.NET Platform Builder. Los somponentes del sistema oprativo que no son necesarios pueden ser excluidos de la construcción final. Esto permite a los fabricantes reducir el coste del hardware, tamaño, y complejidad. La intefície del usuario gráfico puede ser optimizada, sustituida, y extraida. 27

28 Compañeros para una industria cambiante Microsoft, junto con asociaciones europeas y compañeros, está jugando un juego crucial en el variable mercado hacia el fexible, integrado serrvicio en los coches. Trabajando intensamente con fabricantes electrónicos, y consumidores, Microsoft ha desarrollado la plataforma Microsoft Windows Automotive. Windows Automotive 4.2 drásticamente ha aumentado la seguridad, las comunicaciones, navegación, la información, y la totalidad de el ambiente de desarrollo Creación de una plataforma de desarrollo para Windows XP Embedded (Artículo). Este artículo está destinado a cómo crear una imagen confiable de Windows XP Embedded en su dispositivo de cliente x86. Este documento se divide en cuatro secciones. La primera sección ofrece una descripción general del sistema operativo (SO) Windows XP Embedded y explica el origen de su confiabilidad inherente. En la segunda sección se sugieren algunas prácticas de diseño de ingeniería de software que se pueden adoptar para mejorar la confiabilidad de una versión de compilación de Windows XP Embedded. En la tercera parte se ofrecen sugerencias para mejorar la confiabilidad en varios pasos del proceso de creación de una versión de compilación de Windows XP Embedded (consulte la figura 1 que aparece a continuación). Por último, en la cuarta sección se comentan varias utilidades de comprobación que pueden ser útiles en la comprobación del control de calidad. Descripción general de alto nivel del proceso de creación de una versión de compilación de Windows XP Embedded. 28

29 Descripción general de Windows XP Embedded Código de base de Windows XP Embedded Tanto Windows XP Embedded como Windows XP se han generado a partir del mismo código de base estable de Microsoft Windows NT y Windows Este código ofrece un modelo de memoria protegida y multitarea preferente, lo que contribuye a la estabilidad del sistema. A partir de este código de base de eficacia demostrada, Windows XP Embedded es fundamentalmente confiable desde el nivel del núcleo. La diferencia entre el sistema operativo de escritorio Windows XP y el sistema operativo Windows XP Embedded radica en que este último está dividido en componentes. Conocer dicha división en componentes es fundamental para implementar una versión de compilación confiable de Windows XP Embedded. Concepto de versión de compilación de Windows XP Embedded El concepto de una versión de compilación es diferente para Windows XP Embedded que para los sistemas operativos incrustados como Windows CE.NET. En Windows XP Embedded, con una versión de compilación se hace referencia a la recopilación de archivos binarios, claves de registro y otros recursos necesarios para poder utilizar las funciones deseadas en el dispositivo de destino. En Windows CE.NET, el término se refiere en realidad a volver a compilar y vincular el sistema operativo, así como las aplicaciones. Prácticas de diseño de ingeniería de software Los desarrolladores pueden utilizar varias prácticas de diseño de ingeniería de software que pueden repercutir de manera importante en la confiabilidad. Selección del proveedor Una ventaja importante de Windows XP Embedded es que los desarrolladores pueden utilizar hardware basado en x86 ya listo para sus dispositivos de cliente, lo que permite ahorrar tiempo y dinero. No obstante, desde el punto de vista de la confiabilidad, se debe ser consciente de que el hardware del dispositivo es un factor clave para la confiabilidad del mismo. Igualmente, se debe seleccionar cuidadosamente al resto de los fabricantes a los que se recurrirán para obtener controladores o aplicaciones. Metodología de desarrollo El seguimiento de una metodología de desarrollo que incluya la redacción de un documento de necesidades de software antes de empezar contribuye indirectamente a la confiabilidad de la versión de compilación final. La creación de una imagen de Windows XP Embedded es un proceso de selección y configuración de componentes. Por ejemplo, un documento de necesidades que explique resumidamente cómo configurará un usuario final el dispositivo de destino permitirá al desarrollador seleccionar los componentes adecuados para activar las funciones apropiadas. Un documento en el que se explique brevemente cómo se fabricará el 29