Aktuální vydání

celé číslo

06

2022

Vodohospodářství, energetika a využití obnovitelných zdrojů energie

IIoT, vestavné a průmyslové počítače a edge computing

celé číslo

Windows CE – úspěšný návrat na scénu

Automa 10/2001

(Bk)

Windows CE – úspěšný návrat na scénu

Když byl v roce 1997 uveden na trh operační systém Microsoft Windows CE 1.0 pro vestavné (embedded) aplikace, velké nadšení nevyvolal. PDA a handheldy v té době ještě nebyly příliš rozšířeny a v průmyslových aplikacích panovala nedůvěra jak vůči vestavným PC, tak vůči Windows. Firma Microsoft se však nevzdala a postupně svůj produkt zdokonalovala až do nynější verze 3.0, která přišla na trh v roce 2000. Protože současně s tím postupoval i vývoj hardwaru pro vestavná zařízení, který přinesl zvýšení výkonu, spolehlivosti a snížení cen, rostl i zájem o operační systémy pro tyto aplikace. Windows CE se tak úspěšně vrátila na scénu.
Zájem o vestavná a mobilní zařízení roste nejen ve světě, ale i v České republice. Firma Microsoft proto uspořádala dne 19. června 2001 v Praze jednodenní konferenci Windows CE, Embedded & Mobile DevCon. Hlavním tématem této konference, určené především vývojovým pracovníkům, bylo ukázat posluchačům zásady vývoje aplikací pro vestavné systémy a seznámit je se základními vlastnostmi operačního systému Windows CE. Praktické ukázky vestavných aplikací a systémů, které je využívají, předvedli přednášející z firem Mite, Sunnysoft, Compaq, Dataware a Kvados.
V dalších odstavcích si můžete přečíst stručný výtah úvodní přednášky, kterou na konferenci přednesl Ing. Jiří Burian z firmy Microsoft.

Obr. 1.

Strategie v oblasti vestavných systémů
Vestavná a mobilní zařízení prožívají v posledních letech velký rozmach a podle analytiků má tento trend v následujících letech pokračovat. Firma Microsoft, která si jako svoji firemní vizi vytkla heslo „ulehčit lidem práci pomocí softwaru kdykoliv, kdekoliv a na jakémkoliv zařízení“, proto přišla se strategií vytvořit široce použitelnou, pružně přizpůsobitelnou platformu pro 32bitová a vícebitová propojitelná zařízení, na níž bude možné tvořit a provozovat žádané aplikace a služby.

Co znamená propojitelnost zařízení? Podíváme-li se do historie vestavných systémů, první z nich se používaly např. v obslužných terminálech, kopírovacích a jiných kancelářských strojích nebo pro řízení výrobních strojů. Jednotlivá zařízení byla buď zcela samostatná, nebo s omezenou možností přenosu dat, většinou jen v topologii bod-bod nebo v malých sítích – ostrovech. Typickým příkladem z oblasti průmyslu může být výrobní linka několika obráběcích strojů s možností zadávat technologická data do řídicích systémů na disketě, z přenosného počítače nebo pomocí malé sítě DNC. To však příliš nevyhovovalo vzrůstajícím požadavkům klientů, kteří chtěli mít přehled o celém procesu výroby v rámci dílny nebo závodu, od přípravy výroby po výstupní kontrolu. Možnosti propojení se tedy zvětšovaly a data z vestavných systémů bylo možné sdílet ve více zařízeních pomocí lokálních sítí, ať už kancelářských nebo průmyslových. Vývoj však jde dál a současným trendem, jak u osobních a kancelářských systémů, tak v průmyslové automatizaci, je decentralizace řídicích a obslužných funkcí do malých zařízení s rozsáhlými možnostmi jejich propojení do sítě, a to nejen lokální, ale prostřednictvím internetu a webu i do sítě celosvětové.

Vestavná a mobilní zařízení
Kdo jsou hlavní aktéři na trhu vestavných a mobilních zařízení? Za prvé jsou to zařízení PDA (bezdiskové „kapesní“ počítače, bez klávesnice, s dotykovým stínítkem), jejichž obliba stále roste. Dále jsou to palubní počítače automobilů, které jsou u dražších vozů standardem a jejichž výhody stále častěji oceňují i majitelé vozů nižších kategorií. Spojují v sobě funkce autorádia, přehrávače hudby, kapesního počítače, mobilního telefonu, modemu a navigačního zařízení.

Mezi zařízení využívající přizpůsobivost velikosti vestavných operačních systémů nárokům uživatele patří také handheldy. Od PDA se liší na první pohled větší obrazovkou a klávesnicí. Na rozdíl od notebooku mají menší výkon, menší paměť a záznamovou kapacitu (často bývají bezdiskové), menší rozměry a hmotnost. Jsou určeny pro práci na cestách.

Jiným zařízením této kategorie jsou mobilní komunikátory. Zajímavou novinkou je Stinger, nový komunikátor představený firmou Microsoft. Proč toto „žihadlo“ nazvat komunikátorem, a ne telefonem? Protože sice vzhledem a velikostí mobilní telefon připomíná – liší se jen velkým displejem s dotykovým stínítkem –, ale umí toho mnohem víc. Vychází vstříc uživatelům, kteří od mobilní komunikace očekávají, že budou moci nejen přenášet hlas, ale i elektronická data, zprávy a jednoduché obrázky. To vše Stinger umí, a navíc na něm lze provozovat i aplikace jako textový nebo tabulkový editor, databázi apod. – stejně jako na PDA. Tyto aplikace nejsou do Stingeru předem pevně nainstalované, ale uživatel si může vybrat a nainstalovat aplikace podle svých potřeb.

Možnosti komunikace rozšiřují zařízení MSN Web Companion, což jsou vlastně zařízení kategorie PDA, která se po zapojení okamžitě napojí na Microsoft Network a umožňují uživateli komunikovat s ostatními účastníky. Zajímavými hračkami jsou zařízení XBox (herní konzola) a Ultimate TV (interaktivní televize s příjmem satelitního signálu a s možností připojení k internetu).

Nelze zapomenout na aplikace vestavných systémů v serverech a dalších inteligentních síťových zařízeních (např. komunikačních bránách). Poslední, ne však co do významu, jsou průmyslová zařízení s vestavnými PC.

Operační systémy pro různé aplikace
Co nabízí Microsoft pro vestavná zařízení? Především operační systémy. Nejznámější z nich je Microsoft Windows CE, modulární operační systém se schopností pracovat v reálném čase, s malým jádrem, určený pro malá, především mobilní nebo průmyslová 32bitová zařízení s možností jejich vzájemného propojení.

Pro plnohodnotná specializovaná řešení založená na architektuře PC je určen operační systém Microsoft Windows NT Embedded. Uplatní se např. u obráběcích strojů, měřicích strojů nebo v lékařské technice. Protože se však vývoj u NT nezastavil a Microsoft v současné době nabízí operační systém Windows 2000, existuje pro vestavné aplikace Server Appliance Kit, pomocí nějž lze rychle a snadno vytvořit systém pro vestavné zařízení, využívající vybrané vlastnosti Windows 2000. V budoucnu se počítá s tím, že obě posledně jmenovaná řešení, tedy Windows NT Embedded a dedikovaný Windows 2000 Server, budou nahrazena Windows XP Embedded.

Vyvíjí se i Windows CE. Nová verze 4.0 s označením Talisker má přijít na trh ještě v roce 2001.

K operačním systémům je k dispozici množství aplikací, z nichž mnohé se ovládají stejně nebo velmi podobně jako aplikace určené pro stolní počítače.

Přizpůsobení operačního systému hardwaru
Přizpůsobení operačního systému hardwaru se ve Windows NT (XP) Embedded a Windows CE poněkud liší. Na obr. 1 je znázorněna tvorba spustitelného operačního systému NT (XP) Embedded. Z knihovny základních součástí a z databáze komponent se vybere potřebné jádro, drivery a komponenty. Nové komponenty lze definovat pomocí nástroje Component Designer. Target Designer tyto součásti sestaví do spustitelné aplikace, která se poté zkopíruje do cílového zařízení.

Obr. 2.

Pro tvorbu spustitelného operačního systému Windows CE je třeba vývojové prostředí, jehož součástí je Platform Builder, který přizpůsobuje Windows CE konkrétní hardwarové platformě, a eMbedded Visual Tools, vývojový nástroj pro tvorbu aplikací, ať už specifických pro danou platformu, nebo obecných. Schéma tvorby aplikace ve Windows CE je na obr. 2.

NET Framework
Při tvorbě aplikací pro vestavné systémy je třeba se vypořádat ještě s jedním problémem. Operační systém je možné upravit „na míru“, horší je to však s aplikacemi, které si mají předávat data. Například webová stránka zobrazovaná na obrazovce stolního počítače a na obrazovce PDA se musí lišit – kdyby tomu tak nebylo, byl by výsledný grafický dojem nehezký, nemluvě o čitelnosti a ovladatelnosti takových univerzálních stránek. Tento problém Microsoft řeší pomocí integrovaných webových a lokálních služeb .NET Framework. .NET Framework tvoří vrstvu mezi aplikací .NET a operačním systémem. Využívá otevřené internetové standardy, jako XML, HTTP a SOAP. Jeho funkcí je, velmi jednoduše řečeno, zkompilovat aplikaci vytvořenou např. v jazycích VB, C++, C#, Perl nebo Python do Intemediate Language (IL), jež je poté pomocí tzv. Just-In-Time kompilátoru (JITter) přeložena do strojového kódu spustitelného na dané platformě. Za předpokladu, že je k dispozici odpovídající JITter a dostatečně široká knihovna základních tříd, je aplikace v IL přenositelná mezi různými hardwarovými i softwarovými platformami. Kromě aplikace .NET Framework, určené pro Windows 2000/9x/NT, existuje i .NET Compact Framework, umožňující využívat služby .NET i na malých a mobilních zařízeních s Windows CE.

Tolik záznam přednášky Ing. Jiřího Buriana. Ostatní přednášky konference byly zaměřeny na konkrétní postupy programování nebo na jednotlivé produkty a aplikace v praxi. Předpokládám, že některé z aplikací přednášející představí i prostřednictvím našeho časopisu.