运行在嵌入式系统上的emApps

在当今快节奏的嵌入式系统世界中，灵活性和适应性是嵌入式系统实现的关键。SEGGER推出了其最新创新：Embedded apps（emApps）应用，类似于手机上的应用程序，可以运行在嵌入式系统上。

应用是小型的动态软件，可以静态或动态地链接到设备固件中。通常使用动态链接方式，这意味着用户可以随时下载并将它们添加到已有固件中。

应用由固件中的一段高度优化的代码执行，这段代码即执行器，它实现了虚拟CPU的指令集。此功能扩展了设备功能，使其更加通用，适应新的需求和更新。从本质上讲，应用允许用户将嵌入式设备变成嵌入式平台！

应用的一个突出特点是它们是沙盒式的。换言之，它们在受保护的环境中运行，底层操作系统可以监视其行为。如果一个应用试图做一些它不应该做的事情，执行器将暂停应用程序的执行并返回到固件（调用者），由固件决定如何处理这种情况，这确保了即使应用程序出现问题，也不会造成任何伤害，系统的其余部分仍然保持稳定和安全。

基本原理

我们需要将带有API功能的沙盒和执行器添加到固件中，这样设备就可以执行应用了。要向应用添加功能，可以添加API函数。为了给文件系统添加读访问，通常会添加3个函数，比如OpenFile，ReadFile, CloseFile。为了允许写访问，需要添加一个WriteFile函数。

如何加载应用程序以及在什么上下文中/线程中执行它们取决于固件设计人员。

多个应用可以同时运行，在实时操作系统（RTOS）的控制下运行在一个核或不同核上。因为执行器由固件调用，任何RTOS都可以实现。

每个应用有独立的内存空间。如果应用程序遇到问题（如崩溃……），它不会影响系统稳定性，就像手机或桌面应用程序崩溃不会影响系统一样。这甚至可以让应用在安全关键环境中运行，甚至可以使认证一个关键系统变得更容易，因为外设功能（如显示器的控制）可以转移到一个应用中，而不需要成为认证过程的一部分。

内存需求

这些应用不仅提高了灵活性，其内存消耗也很小。执行器是嵌入式固件的一部分，通常需要600到1000字节空间。我们提供了一个ARM优化版本以及可移植的C版本，它可以运行在几乎任何平台上。固件提供API功能，通常会增加1到3 KB占用，具体取决于希望向应用公开的本地功能。这意味着emApps甚至可以在更小的系统（64KB闪存）上运行，该框架可以很容易地集成到现有固件中。

代码密度

运行这些应用的虚拟CPU的代码密度非常高，甚至高于主机CPU的代码密度，特别是在RISC-V环境中。这可以帮助节省宝贵的程序空间，特别是当应用静态地内置时！对于这个虚拟CPU，我们使用自己的C编译器，其他语言如Basic，Pascal，Phyton可以通过C转换器来使用。

内存保护-沙箱

应用只能使用固件分配的内存空间。只要应用处于活动状态，固件就会为其提供内存。任何意图访问指定空间之外的内存都会被拦截，执行器返回并让调用者（固件）决定如何处理这种情况。

性能

应用由固件中的执行器执行。执行器实现了一个虚拟CPU的指令集，我们为此进行了优化：

该指令集非常紧凑，因此由虚拟CPU执行的指令数量通常显著低于主机CPU执行相同功能所需的指令数量，并且可以在任何CPU上轻松高效地执行。结合将计算密集型任务卸载到主机CPU的能力，性能可以非常接近主机CPU。

这种创新的方法已经集成到J-Link和Flasher产品线中，通过应用可以方便的增加新的CPU支持。在Flasher Hub中，通过应用允许自定义web用户界面，添加新功能或简单地更改用户界面语言。

不同行业的嵌入式应用程序都可以利用这种技术。通过emApps，用户以一种安全可控的方式扩展功能，这种方法不仅提高了灵活性，而且为第三方开发人员提供了为生态系统做出贡献的机会。