在當(dāng)今快節(jié)奏的嵌入式系統(tǒng)世界中，靈活性和適應(yīng)性是嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。SEGGER推出了其最新創(chuàng)新：Embedded apps（emApps）應(yīng)用，類似于手機上的應(yīng)用程序，可以運行在嵌入式系統(tǒng)上。

應(yīng)用是小型的動態(tài)軟件，可以靜態(tài)或動態(tài)地鏈接到設(shè)備固件中。通常使用動態(tài)鏈接方式，這意味著用戶可以隨時下載并將它們添加到已有固件中。

應(yīng)用由固件中的一段高度優(yōu)化的代碼執(zhí)行，這段代碼即執(zhí)行器，它實現(xiàn)了虛擬CPU的指令集。此功能擴展了設(shè)備功能，使其更加通用，適應(yīng)新的需求和更新。從本質(zhì)上講，應(yīng)用允許用戶將嵌入式設(shè)備變成嵌入式平臺！

應(yīng)用的一個突出特點是它們是沙盒式的。換言之，它們在受保護的環(huán)境中運行，底層操作系統(tǒng)可以監(jiān)視其行為。如果一個應(yīng)用試圖做一些它不應(yīng)該做的事情，執(zhí)行器將暫停應(yīng)用程序的執(zhí)行并返回到固件（調(diào)用者），由固件決定如何處理這種情況，這確保了即使應(yīng)用程序出現(xiàn)問題，也不會造成任何傷害，系統(tǒng)的其余部分仍然保持穩(wěn)定和安全。

基本原理

我們需要將帶有API功能的沙盒和執(zhí)行器添加到固件中，這樣設(shè)備就可以執(zhí)行應(yīng)用了。要向應(yīng)用添加功能，可以添加API函數(shù)。為了給文件系統(tǒng)添加讀訪問，通常會添加3個函數(shù)，比如OpenFile，ReadFile, CloseFile。為了允許寫訪問，需要添加一個WriteFile函數(shù)。

如何加載應(yīng)用程序以及在什么上下文中/線程中執(zhí)行它們?nèi)Q于固件設(shè)計人員。

多個應(yīng)用可以同時運行，在實時操作系統(tǒng)（RTOS）的控制下運行在一個核或不同核上。因為執(zhí)行器由固件調(diào)用，任何RTOS都可以實現(xiàn)。

每個應(yīng)用有獨立的內(nèi)存空間。如果應(yīng)用程序遇到問題（如崩潰……），它不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，就像手機或桌面應(yīng)用程序崩潰不會影響系統(tǒng)一樣。這甚至可以讓應(yīng)用在安全關(guān)鍵環(huán)境中運行，甚至可以使認證一個關(guān)鍵系統(tǒng)變得更容易，因為外設(shè)功能（如顯示器的控制）可以轉(zhuǎn)移到一個應(yīng)用中，而不需要成為認證過程的一部分。

內(nèi)存需求

這些應(yīng)用不僅提高了靈活性，其內(nèi)存消耗也很小。執(zhí)行器是嵌入式固件的一部分，通常需要600到1000字節(jié)空間。我們提供了一個ARM優(yōu)化版本以及可移植的C版本，它可以運行在幾乎任何平臺上。固件提供API功能，通常會增加1到3 KB占用，具體取決于希望向應(yīng)用公開的本地功能。這意味著emApps甚至可以在更小的系統(tǒng)（64KB閃存）上運行，該框架可以很容易地集成到現(xiàn)有固件中。

代碼密度

運行這些應(yīng)用的虛擬CPU的代碼密度非常高，甚至高于主機CPU的代碼密度，特別是在RISC-V環(huán)境中。這可以幫助節(jié)省寶貴的程序空間，特別是當(dāng)應(yīng)用靜態(tài)地內(nèi)置時！對于這個虛擬CPU，我們使用自己的C編譯器，其他語言如Basic，Pascal，Phyton可以通過C轉(zhuǎn)換器來使用。

內(nèi)存保護-沙箱

應(yīng)用只能使用固件分配的內(nèi)存空間。只要應(yīng)用處于活動狀態(tài)，固件就會為其提供內(nèi)存。任何意圖訪問指定空間之外的內(nèi)存都會被攔截，執(zhí)行器返回并讓調(diào)用者（固件）決定如何處理這種情況。

性能

應(yīng)用由固件中的執(zhí)行器執(zhí)行。執(zhí)行器實現(xiàn)了一個虛擬CPU的指令集，我們?yōu)榇诉M行了優(yōu)化：

該指令集非常緊湊，因此由虛擬CPU執(zhí)行的指令數(shù)量通常顯著低于主機CPU執(zhí)行相同功能所需的指令數(shù)量，并且可以在任何CPU上輕松高效地執(zhí)行。結(jié)合將計算密集型任務(wù)卸載到主機CPU的能力，性能可以非常接近主機CPU。

這種創(chuàng)新的方法已經(jīng)集成到J-Link和Flasher產(chǎn)品線中，通過應(yīng)用可以方便的增加新的CPU支持。在Flasher Hub中，通過應(yīng)用允許自定義web用戶界面，添加新功能或簡單地更改用戶界面語言。

不同行業(yè)的嵌入式應(yīng)用程序都可以利用這種技術(shù)。通過emApps，用戶以一種安全可控的方式擴展功能，這種方法不僅提高了靈活性，而且為第三方開發(fā)人員提供了為生態(tài)系統(tǒng)做出貢獻的機會。