Microsoft propose trois voir quatre systèmes d’exploitation pour les applications embarquées : Windows CE, Windows XP embedded ( Xpe ), Windows Embedded for POS ( Point Of Service) et aussi Windows Mobile. Aussi, comment déterminer celui qui est le plus approprié pour une application ?
Cet article ne s'étendra pas sur Windows Mobile qui est un Windows CE dédié aux SmartPhones. Au premier abord, CE, Xpe et POS se ressemblent beaucoup, puisque tous sont des systèmes d’exploitations qui ont été repensés pour les applications embarquées, tous arborent des interfaces de programmation semblables ( Win32, cpc, ATL, NET etc … ), et tous supportent les technologies classiques d’un système exploitation ( fichiers, réseau, navigateur Internet etc .. )


CE est le plus ancien, car il a maintenant 10 ans et il en est à sa version 6. CE a été conçu comme un système temps réel, avec une petite « empreinte » en mémoire et supportant diverses architectures processeurs. En effet il supporte les architectures ARM, MIPS, SH et x86 : on retrouve dans la famille ARM tous les processeurs tels que les PXA d’Intel, le AT91SAM9261 ATMEL, iMX Freescale ; dans la famille MIPS les processeurs de chez AMD, MIPS ou QuickLogic ; dans la famille SH toute la série des processeurs SH de chez Renesas ; pour finir la famille x86 où l’on retrouve AMD avec les processeurs Geode, K6 et 486DX, et bien sûr Intel avec les Pentium, Celeron, Pentium II à IV et Xeon : liste des processeur supportés par Windows CE

L'une des différences majeures entre CE et ses frères c'est l'empreinte mémoire qui est nettement plus petite : un OS CE de base sans fioritures plafonne à 500 Ko, dépendant toujours des composants qui ont été associés ; il faudra quand même compter avec une dizaine de Mo de RAM pour qu'il se sente à l'aise. Un routeur Wifi grand public, avec administration par navigateur web et sécurité réseau taille CE à 4 Mo environ. Un PDA simple avec navigateur web, lecteur médias, support .net, Windows explorer etc , nécessite une taille de noyau d'environ 18 Mo. Loin de donner des tailles exactes, ces exemples permettent de donner un ordre de grandeur suivant les applications. Voir aussi les spécifications générales Hardware pour une carte supportant CE - Standard Development Board ( SDB ).

Autre différence majeur entre CE et ses frères : CE est un vrai OS 32 bits qui ne supporte pas les applications MS-DOS et Windows 3.x. L'architecture est d'ailleurs complètement différente : les trois composants principaux d'un Windows desktop à savoir Kernel32, GDI32 et User32, n'existent pas sur CE, car ils sont remplacés par Coredll et GWES. Une application desktop ne tournera pas sur CE, il faudra au minimum recompiler l'application d'une part parce que les architectures sont différentes, mais aussi et surtout parce que les processeurs cibles peuvent être très différents ( x86 uniquement avec Xpe, ARM / MPIS / SH / x86 sous CE ).
De plus, les API de programmation diffèrent : l’API Win32 de CE est un peu dépréciée et dans quelques rares cas, les paramètres de certaines fonctions changent. Pour ce qui est du développement .NET, le Framework disponible sous CE est le Compact Framework plus petit et ne proposant pas autant de classes que son homologue du monde du PC (faute de place).

Enfin CE a été conçu pour être un OS « temps réel dur » avec un temps de latence aux interruptions de 10 µS ( temps mesuré avec une architecture ARM à 200 Mhz ) ce qui n'est pas si mal et permet de couvrir une grande majorité des besoins en la matière dans le monde industriel. De part cet aspect, son empreinte mémoire faible et sa diversité de cibles processeurs, CE semble être un choix judicieux pour toute application embarquée optimisée ( ressources système, coût, intégration etc .. ), tout en négligeant pas les options étoffées d'un bon OS ( connectivité, compatibilité, sécurité etc .. ) De plus de nombreuses cartes d’évaluation de CPUs sont vendus avec le support Windows CE sous la forme d’un Board Support Package ( BSP ) mettant à disposition les drivers et la couche d’adaptation de CE au hardware. Il ne reste plus qu’à développer les quelques drivers spécifiques à l’application développée, compiler le noyau, et développer l’applicatif à proprement parler, le tout avec Visual Studio 2005, et en bénéficiant de fonctionnalités telles que le debug croisé ou encore le profiling, …

Pour Windows CE ( à priori c’est le même prix pour la version 5.0 et 6.0 ) il faut compter 5 $ pour 1000 licences pour la version « CORE » et environ 15 $ pour 1000 licences pour la version « PRO » plus complète … A cela il faut ajouter l’outil Platform Builder ( 995 $ ) qui permet de construire le noyau Win CE en fonction des besoins de l’application : c’est un plugin de Visual Studio, ce dernier étant par ailleurs fourni avec le CD de Platform builder .


XPe peut être considéré comme une version de Windows XP Pro service pack 2 avec des fonctionnalités embarquées en plus. Celui-ci est décomposé en presque 12.000 composants, avec 9000 modules de gestion de périphériques et 3000 composants du système d’exploitation. Il est possible de choisir exactement, les composants, modules et services inclus dans l’image finale du système d’exploitation. Cette possibilité permet de réduire la taille du système d’exploitation et de l’adapter au mieux à l’application finale. Une image moyenne d’un Windows XPe est de l'odre de 40 Mo : ce n’est qu’une indication, qui dépend des composants / services incluent dans l’image finale.
Contrairement à CE, Xpe ne supporte que des processeurs basés sur l’architecture x86 tels que la famille Celeron / Pentium d’Intel ou la famille K6 / Athlon / Duron d’AMD.
La configuration minimum recommandée serait basée sur un Pentium II ou équivalent 233 à 300 MHz minimum, 128 Mo de RAM ( 64 Mo possible mais limitation des performances et des caractéristiques ), mémoire Flash de 200 Mo et vidéo super VGA ( 800 x 600 ).
Cette limitation devient un avantage puisque au niveau du développement on a une plate-forme unifiée et donc une rapidité et une flexibilité formidable. Comme Xpe tourne sur une architecture x86 et donc sur une architecture de type PC Windows, cela signifie que n'importe quel programme sous Win 2000 ou XP sur PC peut tourner sur une application Xpe, sans modifications. D'ailleur Xpe est fourni avec des composants compatibles desktop PC, qui assurent la compatibilité avec les applications et les drivers.
Le développement d’un noyau XPe se fait avec un ensemble d’outils mettant à disposition une base de donnée de composants qu’il s’agit de sélectionner et de paramétrer dans un environnement graphique confortable. Parmi les outils en question, il en est qui permettent d’analyser une configuration hardware automatiquement pour constituer le projet contenant tous les composants nécessaires à sa bonne exploitation (affranchissant l’utilisateur d’un fastidieux travail).


Windows Embedded for POS est un cas à part car dédié aux « point of service » comme les terminaux points de ventes, distributeurs automatiques, caisses de magasins etc ...WEPOS propose une plateforme standard avec une installation identique à XP pro sur CD, sans outils de génération du noyau : ce dernier point est une différence majeure avec CE ou Xpe, dont le noyau peut être personnalisé. Similitude avec Xpe, WEPOS ne tourne que sur une architecture x86. La spécificité de WEPOS c'est qu'il met à disposition tout ce qu'il faut pour exploiter de manière efficace, rapide et universelle les périphériques associés que l'on rencontre sur les applications visées : lecteurs de codes barres, cartes à puces ou magnétiques, scanners, imprimantes, afficheurs etc ... L'objectif étant de pérenniser le système en cas de remplacement d'un périphérique et d'avoir un plug-and-play assuré quelque soit la marque du périphérique. Configuration minimum pour POS : Pentium II 233 Mhz, 64 Mo RAM et 280 Mo de stockage.

Merci à Olivier pour sa participation à l'écriture de cet article - Le blog d'Olivier, Windows Embedded
Toujours chez Olivier : présentation Windows Embedded à RTS 2007

Tags : Freescale iMX - Renesas SH - Intel PXA - MIPS - Centre de dev MSDN mobilité et embarqué - XP Embedded - Windows CE - Windows Embedded for POS - Windows Embedded Home

Déjà présent dans l'embarqué avec Windows XP embedded, Windows CE et Windows POS [ lire article ], Microsoft renforce sa présence avec la disponibilité d'un kit de développement logiciel ( SDK ), pour la plateforme .Net Micro Framework. Nul besoin d'un OS embarqué ( Microsoft ou autre ) .Net Micro Framework boot et s'exécute en mémoire flash sur des coeurs ARM7, ARM9 et bientôt ARM Cortex M3 [ Lire article ] ; pas besoin de MMU, les ressources mémoires sont faibles avec un minimum de 256 Ko de RAM et 512 Ko de Flash.

Net Micro Framework est une version allégée de la structure .Net Compact Framework disponible en standard sur Windows CE : plus de 1400 classes pour cette version complète, alors que .Net Micro Framework ne comporte que 70 classes. On peut alors développer une application embarquée en C# ( C sharp ) sous Visual Studio 2005 !

L’architecture .NET Micro Framework est décomposée en 5 couches : la première étant l’application utilisateur ( programme écrit en C # dans Visual Studio ) ; la deuxième couche c’est les librairies .NET, WPF, COMM etc …. ; la troisième couche c’est la couche CLR ( Common Langage Runtime ) qui se comporte comme une machine virtuelle ; PAL ( Physical Adaptation Layer ) c’est la quatrième couche, qui standardise l’accès aux ressources physiques type mémoire, Timer et E/S en général ; au dessous c’est la couche HAL ( Hardware Abstraction Layer ) qui supporte les drivers des différents périphériques ; enfin la dernière couche c’est le hardware ….

Le cœur de cette architecture c’est la couche CLR, qui est le moteur d’exécution du code .NET : en fait le code C# ou visual basic est transformé en un code intermédiaire appelé MSIL ( Microsoft Intermediate Langage )qui est interprété puis exécuté par la couche CLR. Dans la couche CLR, le module « Interop » permet de faire appel à du code natif existant, comme des pilotes écrits en C par exemple. A noter MSIL est bien du code « interprété » et non compilé, donc légèrement moins performant.

Microsoft est soutenu par quelques poids lourds tels que Freescale et Digi par exemple, qui proposent des kits de développement autour de .Net Micro Framework.
Embedded Fusion propose aussi des cartes et systèmes de développement complets, autour de processeurs PXA Intel ou iMX Freescale.
Pour compléter cet article, Centre de dev MSDN mobilité et embarqué et présentation .Net Micro Framework  sur le blog d'Olivier, Windows Embedded

Tags : Microsoft Micro Framework – Freescale – Digi – Embedded Fusion

La version 1.5 de Microsoft Robotics Studio [ lire article ] est disponible avec des améliorations telles que le support pour Windows CE 6.0 et Windows Mobile, une documentation mise à jour, de nouveaux exemples, des améliorations de l'outils de design graphique Visual Programming Language et d'autres choses encore.