在當(dāng)今快節(jié)奏的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，靈活性和適應(yīng)性是關(guān)鍵。因此，我們激動地向大家揭曉SEGGER的最新創(chuàng)新成果：嵌入式應(yīng)用程序（Embedded Apps），類似于手機上的應(yīng)用（只是更不容易發(fā)現(xiàn)且體積小得多），可在嵌入式系統(tǒng)上運行。

應(yīng)用程序是小型、動態(tài)的軟件片段，可通過靜態(tài)或動態(tài)方式與設(shè)備固件鏈接。通常情況下，它們采用動態(tài)鏈接方式，這意味著您可以隨時下載并將其添加到現(xiàn)有固件中。

SEGGER應(yīng)用程序由固件中一個小型且高度優(yōu)化的代碼片段（即執(zhí)行器）來執(zhí)行，該執(zhí)行器本質(zhì)上實現(xiàn)了虛擬CPU的指令集。這一功能擴展了設(shè)備的功能性，使其更具通用性，能更好地適應(yīng)新需求和更新。本質(zhì)上，應(yīng)用程序可將您的嵌入式設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€嵌入式平臺！

SEGGER應(yīng)用程序的一大突出特點是其采用沙箱機制。也就是說，它們在受保護(hù)的環(huán)境中運行，底層操作系統(tǒng)可對其行為進(jìn)行監(jiān)控。如果某個應(yīng)用程序試圖執(zhí)行不允許的操作，執(zhí)行器會暫停該應(yīng)用程序的運行，并返回至固件（調(diào)用方），由固件決定如何處理這種情況。這樣不會造成任何損害。這確保了即使應(yīng)用程序內(nèi)部出現(xiàn)問題，系統(tǒng)的其他部分仍能保持穩(wěn)定和安全。

基本概念

概念可能有點難以想象，但我們會盡力解釋，只需在固件中添加執(zhí)行器、帶有API函數(shù)的沙箱，您的設(shè)備就可以運行應(yīng)用程序了。要為應(yīng)用程序添加功能，可增加相應(yīng)的API函數(shù)。例如，若要添加對文件系統(tǒng)的讀取權(quán)限，通常需要添加三個函數(shù)，如OpenFile（打開文件）、ReadFile（讀取文件）、CloseFile（關(guān)閉文件）。若要允許寫入權(quán)限，則需添加WriteFile（寫入文件）函數(shù)。應(yīng)用程序的加載方式以及在何種上下文/線程中執(zhí)行，由固件設(shè)計人員決定。

多個應(yīng)用程序可以同時運行，無論是在同一內(nèi)核還是不同內(nèi)核上，均在實時操作系統(tǒng)（RTOS）的控制下。任何RTOS都適用，因為執(zhí)行器由在RTOS下運行的固件調(diào)用（前提是您的固件使用RTOS）。

每個應(yīng)用程序都可擁有自己的內(nèi)存空間。如果某個應(yīng)用程序出現(xiàn)問題（如崩潰），不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，這類似于手機或電腦上的應(yīng)用程序崩潰不會影響系統(tǒng)本身。這使得應(yīng)用程序甚至可以在安全關(guān)鍵型環(huán)境中運行；它甚至能讓關(guān)鍵系統(tǒng)的認(rèn)證過程更簡便，因為外圍功能（如顯示器控制）可轉(zhuǎn)移到應(yīng)用程序中，而該應(yīng)用程序則無需納入認(rèn)證流程。

內(nèi)存需求

擔(dān)心對你的系統(tǒng)來說太大？這些應(yīng)用程序不僅能增強靈活性，而且內(nèi)存消耗極小。作為嵌入式固件一部分的執(zhí)行器，通常僅需600至1000字節(jié)。我們有針對ARM優(yōu)化的版本，以及可移植的C版本，該C版本幾乎可在任何設(shè)備上運行，包括用于仿真的個人電腦。固件所提供的API函數(shù)，通常僅增加1至3KB的內(nèi)存占用，具體主要取決于您希望向應(yīng)用程序開放的原生函數(shù)。

這意味著嵌入式應(yīng)用程序（emApps）即使在較小的系統(tǒng)（64KB閃存）上也能順利運行。該框架可輕松集成到現(xiàn)有固件中。

代碼密度

運行這些應(yīng)用程序的虛擬CPU的代碼密度極高，往往高于主機CPU，尤其是在RISC-V環(huán)境中。這甚至有助于節(jié)省寶貴的程序空間，特別是當(dāng)應(yīng)用程序被靜態(tài)構(gòu)建到程序中時！

我們?yōu)檫@款虛擬CPU配備了專屬的C編譯器。通過使用“TO C”轉(zhuǎn)換器，還可使用其他語言，如Basic、Pascal、Python。

內(nèi)存保護(hù)——沙箱機制

應(yīng)用程序只能使用固件（嵌入式系統(tǒng)運行的程序）分配的內(nèi)存空間。在應(yīng)用程序處于活動狀態(tài)期間，固件會提供相應(yīng)的內(nèi)存。任何訪問分配內(nèi)存空間之外區(qū)域的嘗試都會被攔截，執(zhí)行器會返回并讓調(diào)用方（固件）決定如何處理這種情況。

性能

應(yīng)用程序由固件中一個小型且高度優(yōu)化的代碼片段（即執(zhí)行器）執(zhí)行。該執(zhí)行器本質(zhì)上實現(xiàn)了虛擬CPU的指令集，我們已為此對其進(jìn)行了優(yōu)化：該指令集非常緊湊，因此虛擬CPU執(zhí)行的指令數(shù)量通常遠(yuǎn)少于主機CPU實現(xiàn)相同功能所需的指令數(shù)量，并且它能在任何CPU上高效執(zhí)行。再加上可將計算密集型任務(wù)卸載到主機CPU的能力，其性能通常非常接近主機CPU。

研發(fā)背景

我們已將這一創(chuàng)新方法集成到J-Link和Flasher產(chǎn)品線中，因為我們看到了其中的需求。

應(yīng)用程序的編程可由我們或第三方完成，無需重新編譯固件，也不會犧牲性能。任何所需的加密代碼都可成為這些應(yīng)用程序的一部分（我們提供相關(guān)庫，便于使用）。這樣，固件本身就能保持精簡且“無加密代碼”。其他應(yīng)用程序可對FPGA進(jìn)行編程，或?qū)σ丫幊痰哪繕?biāo)系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)后測試。

未來展望

我們將繼續(xù)把這一技術(shù)集成到其他產(chǎn)品中。對于J-Link，未來將能夠添加對新CPU的支持。任何人都能做到這一點，即使是SEGGER外部人員也可以。

憑借強大的API以及兩個內(nèi)部設(shè)計的單周期軟核（“Speedy”）——其運行速度可達(dá)200MHz、單周期，不僅可以添加使用JTAG、SWD或cJTAG的其他內(nèi)核，還能添加復(fù)雜的雙引腳和單引腳接口。

在Flasher Hub中，一個例子是客戶網(wǎng)頁服務(wù)器，它允許自定義網(wǎng)頁用戶界面、添加新功能，或簡單地將用戶界面的語言更改為任何所需語言。

一旦應(yīng)用程序可用，新的想法便會層出不窮。即使是在強大主機上運行的軟件，也能從嵌入式應(yīng)用程序（emApps）中獲益。

它們在沙箱中運行且具有明確定義的API，這一特點使其相較于常規(guī)插件更具優(yōu)勢。

我們預(yù)見，未來不同行業(yè)的眾多嵌入式應(yīng)用都將能利用這一技術(shù)。借助應(yīng)用程序，您可以以安全且可控的方式擴展功能，類似于智能手機上的應(yīng)用程序。這種方法不僅增強了靈活性，還為第三方開發(fā)者提供了為生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)力量的機會。

我們熱切期待嵌入式應(yīng)用程序（emApps）將如何塑造嵌入式系統(tǒng)的未來，也迫不及待地想讓您體驗它們帶來的益處！

請持續(xù)關(guān)注更多更新，準(zhǔn)備好探索SEGGER嵌入式應(yīng)用程序（emApps）帶來的全新世界吧！如果您有興趣在商業(yè)產(chǎn)品中使用嵌入式應(yīng)用程序（emApps）并希望了解更多信息，請聯(lián)系我們：[email protected]

SEGGER（嵌入式專家）祝您一切順利！

June 10th, 2025

作者：Rolf Segger

麥克泰技術(shù)代理SEGGER全線產(chǎn)品，具有30年的軟件開發(fā)與調(diào)試工具使用方面的知識和經(jīng)驗，關(guān)于SEGGER產(chǎn)品的更多信息，歡迎咨詢[email protected]。

麥克泰技術(shù)走過了30年發(fā)展歷程（1995-2025），秉承“讓嵌入式軟件開發(fā)更容易”的理念，致力于推廣嵌入式軟件開發(fā)工具、測試軟件和嵌入式操作系統(tǒng)。麥克泰技術(shù)通過舉辦嵌入式軟件和操作系統(tǒng)研討會、開設(shè)培訓(xùn)課程、出版圖書，撰寫博客文章，倡導(dǎo)和宣傳開放和開源的嵌入式軟件、操作系統(tǒng)以及開發(fā)技術(shù)，包括VRTX（90年代）、μC/OS（2000年），Montavista Linux（2010年）和FreeRTOS（2010年）以及IAR/BDI/J-Link等知名的產(chǎn)品和技術(shù)。

麥克泰技術(shù)具有豐富嵌入式軟件項目開發(fā)、行業(yè)應(yīng)用與服務(wù)經(jīng)驗。今天，我們依托歐美嵌入式軟件商業(yè)團(tuán)隊支持，提供嵌入式軟件商業(yè)授權(quán)和服務(wù)。包括（不限于）SEGGER嵌入式軟件開發(fā)和編程工具（J-Link/Flasher），OS分析工具Tracealyzer，WITTENSTEIN公司的SafeRTOS（FreeRTOS）、Flexible Safety RTOS（μC/OS-II MPU）以及新一代PX5 RTOS。麥克泰技術(shù)專注預(yù)認(rèn)證功能安全操作系統(tǒng)在汽車、軌交、醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用以及RISC-V處理器嵌入式開發(fā)生態(tài)建設(shè)。