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來(lái)源：Digikey 作者：Kenton Williston 在工業(yè)自動(dòng)化和醫療保健等應用領(lǐng)域，大部分現有基礎設施都以 Windows 為基礎。開(kāi)發(fā)人員若要為這些領(lǐng)域開(kāi)發(fā)低功耗、低成本邊緣設備，Windows onArm® 就是一個(gè)顯而易見(jiàn)的選擇，原因是該系統可將 Windows 平臺引入高效的 Arm 架構。 然而，在 Arm 系統上創(chuàng )建 Windows 時(shí)，一個(gè)主要挑戰是缺乏合適的開(kāi)發(fā)套件。盡管操作系統 (OS) 早已應用于各種板級物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和嵌入式計算系統，但在開(kāi)始編碼之前，這些產(chǎn)品通常需要大量的硬件工程。 開(kāi)發(fā)人員需要一種盒式 PC 型解決方案，其中預裝了 Windows on Arm 并集成了應用程序開(kāi)發(fā)工作所需的全部組件。這樣將減少設置時(shí)間和復雜性，讓開(kāi)發(fā)人員能夠專(zhuān)注于應用程序開(kāi)發(fā)和測試，而不必擔心初始軟件安裝和配置。 本文說(shuō)明了促使采用 Windows for Arm 的操作系統選擇標準，并回顧了可供考慮的不同 Windows 版本。文中隨后介紹了 Advantech 的 EPC-R3720IQ-AWA12 Windows on Arm 開(kāi)發(fā)套件，并說(shuō)明其如何提供無(wú)縫環(huán)境來(lái)加速開(kāi)發(fā)。其中包括入門(mén)提示并指出可與該套件配合使用的 Microsoft 工具。 為什么使用 Windows 而不是 Linux 或 RTOS？ 在選擇操作系統時(shí)，開(kāi)發(fā)人員有很多選擇，包括 Linux 和各種實(shí)時(shí)操作系統 (RTOS)。至于為何選擇 Windows 而不是這些替代方案，一個(gè)常見(jiàn)原因是 Windows 提供了大量的軟件和庫。對于使用傳統 Windows 基礎設施的環(huán)境來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)至關(guān)重要的考慮因素。 此外，Windows 還提供了一個(gè)成熟的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統，以及 Visual Studio 和 .NET 框架等全面的工具和應用程序編程接口 (API)。程序員可以從 C++、Python 和 Node.js 等廣泛的編程語(yǔ)言中進(jìn)行選擇，還可以訪(fǎng)問(wèn) Microsoft Azure 的各種服務(wù)，快速構建復雜的功能。 Linux 也提供一些上述優(yōu)勢，但配置和維護 Linux 構建版本可能需要付出巨大努力。此外，Linux 發(fā)行版本可能存在很大差異，從而給開(kāi)發(fā)過(guò)程帶來(lái)了挑戰。 與 Windows 和 Linux 不同，實(shí)時(shí)操作系統 (RTOS) 則強調效率。它們通常缺少高級功能，例如全功能操作系統提供的豐富圖形用戶(hù)界面 (GUI) 和廣泛的生態(tài)系統。 歸根結底，如果開(kāi)發(fā)人員需要的是一個(gè)穩健、功能豐富、安全且擁有成熟開(kāi)發(fā)生態(tài)系統的操作系統，那么 Windows 就是一個(gè)極具吸引力的選擇。不過(guò)，Windows 提供多種形式，了解個(gè)中差異至關(guān)重要。 了解 Windows 選項 Microsoft 提供多種不同的 Windows 系統。表 1 顯示了不同版本之間的一些主要區別。對于 EPC-R3720IQ-AWA12，Advantech 選擇了 Windows IoT Enterprise。Windows IoT Enterprise 的優(yōu)勢之一是兼容觸摸屏友好的通用 Windows 平臺 (UWP) 和傳統的 Win32 應用程序。有了這種靈活性，開(kāi)發(fā)人員便可以選擇最適合其需求的應用程序模型。 
表 1：不同版本的 Windows 支持獨特用例。（表格來(lái)源：Kenton Williston，基于 Microsoft 信息提供） 此外，Windows IoT Enterprise 還提供了高級安全功能來(lái)提高可靠性： · 設備鎖定功能允許管理員限制設備只能運行授權的應用程序。 · 安全啟動(dòng)可確保設備僅使用受信任的軟件啟動(dòng)。 · BitLocker 加密技術(shù)有助于保護敏感數據。 該操作系統還提供企業(yè)級管理工具，可為部署的設備提供集中化支持。這些工具簡(jiǎn)化了大規模物聯(lián)網(wǎng)部署的維護工作和安全性。 上述許多功能在更緊湊的 Windows IoT Core 中并不受支持。該版本適用于資源有限的輕型單用途設備。其中取消了圖形用戶(hù)界面等功能，也不支持傳統 Win32 應用程序，因此更適合作為復雜設備的配套操作系統。 相反，標準 Windows Pro 提供豐富的功能集，但無(wú)法針對物聯(lián)網(wǎng)部署進(jìn)行定制。此外，標準版也不對長(cháng)壽命設備提供 LTSC 支持。 為何要使用 Windows on Arm？ 過(guò)去，Windows 操作系統依附于 x86 架構。如今，該操作系統也可以在 Arm 處理器上運行，而這種選擇開(kāi)辟了新的設計可能性。 Windows on Arm 的主要優(yōu)勢在于效率。Arm 處理器以低功耗著(zhù)稱(chēng)，因此非常適合電池供電設備和熱管理要求較高的應用�；� Arm 的系統還傾向于強調成本效益，使其成為大規模物聯(lián)網(wǎng)部署的一個(gè)極具吸引力的選擇。 Windows on Arm 開(kāi)發(fā)套件快速入門(mén) 如上所述，Windows on Arm 的缺點(diǎn)之一是缺少現成可用的硬件。EPC-R3720IQ-AWA12 通過(guò)提供預裝 Windows 10 IoT 的盒式 PC 解決了這一問(wèn)題。 如圖 1 所示，該開(kāi)發(fā)套件封裝在一個(gè) 174 x 108 x 25 mm 的堅固外殼中。這個(gè)外殼可容納安裝支架，并且能根據需要進(jìn)行現場(chǎng)部署。
圖 1：EPC-R3720IQ-AWA12 是一款由 Arm 處理器驅動(dòng)的緊湊型盒式 PC，該處理器可運行 Windows 10 IoT。（圖片來(lái)源：Advantech） 該開(kāi)發(fā)套件的核心是 NXP Semiconductors 的 MIMX8ML8DVNLZAB 片上系統 (SoC)，這個(gè)系統基于四核 Arm Cortex-A53 處理器，運行頻率為 1.8 Ghz（在 EPC-R3720IQ-AWA12 上的運行頻率為 1.6 GHz）。該 SoC 配備了 2.3 TOPS 的神經(jīng)處理單元 (NPU)，非常適合邊緣的人工智能 (AI) 和機器學(xué)習 (ML) 工作負載。 該開(kāi)發(fā)套件具有 6 GB 內存和 16 GB 存儲空間，并可通過(guò) Mini-PCIe、M.2、Micro SD 和 Nano SIM 卡插槽進(jìn)行擴展。在連接性方面，該開(kāi)發(fā)套件提供雙千兆位以太網(wǎng) (GbE) 端口、一個(gè) USB 2.0 端口、一個(gè) USB 3.2 Gen 1 端口、一個(gè) HDMI 端口和一個(gè)支持 CAN FD 的串行端口。 設置開(kāi)發(fā)套件 EPC-R3720IQ-AWA12 開(kāi)發(fā)套件的設置過(guò)程非常簡(jiǎn)單。下面將從基本設置開(kāi)始羅列出關(guān)鍵步驟： 1、顯示器、鍵盤(pán)和網(wǎng)絡(luò )應分別通過(guò) HDMI、USB 和以太網(wǎng)端口進(jìn)行連接。 2、該開(kāi)發(fā)套件會(huì )在首次啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng) Windows 10 IoT 設置流程。此操作完成后，用戶(hù)將看到 Windows 桌面環(huán)境。 3、用戶(hù)必須從 Microsoft 網(wǎng)站下載并安裝 Visual Studio，以設置開(kāi)發(fā)環(huán)境。在安裝過(guò)程中，用戶(hù)必須選擇開(kāi)發(fā) Windows IoT 應用程序和任何其他必要工作負載（如 .NET 或 UWP）所需的組件。 4、任何所需的軟件開(kāi)發(fā)套件 (SDK) 和運行時(shí)均應進(jìn)行安裝。例如，如果需要 .NET 6 或 .NET 7，應從 Microsoft 開(kāi)發(fā)人員門(mén)戶(hù)網(wǎng)站或通過(guò) Visual Studio 的安裝程序下載相應的運行時(shí)。 5、安裝必要的工具后，應針對 Windows IoT 開(kāi)發(fā)配置 Visual Studio，確保安裝了正確版本的 Windows SDK 和工具。 根據應用需要，可能還需要其他配置： 1、如果需要無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，應將天線(xiàn)連接到開(kāi)發(fā)套件的內置連接器上。為實(shí)現蜂窩連接，應配置并安裝 SIM 卡。 2、通過(guò) M.2 插槽或其他 I/O 端口連接的任何外設均應進(jìn)行測試，確保為這些外設安裝了必要的驅動(dòng)程序和軟件。 3、如果應用程序涉及云連接，則必須配置相應的 Azure IoT Hub 或其他云服務(wù)。這包括設置 Azure 賬戶(hù)、使用 Azure 創(chuàng )建資源以及配置開(kāi)發(fā)套件以與這些資源通信。 現在，用戶(hù)可以繼續進(jìn)行應用程序開(kāi)發(fā)和部署。若要進(jìn)行開(kāi)發(fā)，首先可以通過(guò)在 Visual Studio 中創(chuàng )建一個(gè)新項目或打開(kāi)一個(gè)現有項目。應用程序可以直接在設備上進(jìn)行開(kāi)發(fā)、運行和測試。 如果用戶(hù)計劃從開(kāi)發(fā) PC 遠程調試應用程序，則應設置遠程調試。這包括在開(kāi)發(fā)套件和 PC 上配置遠程調試工具。 總結 Windows on Arm 為復雜的物聯(lián)網(wǎng)設備提供了許多引人注目的優(yōu)勢。EPC-R3720IQ-AWA12 開(kāi)發(fā)套件為開(kāi)發(fā)人員提供了一種為該操作系統創(chuàng )建應用程序的快速途徑，并且在某些情況下，硬件還可以直接用于部署。如本文所述，開(kāi)發(fā)套件的入門(mén)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)人員只需進(jìn)行最少的設置，即可開(kāi)始應用程序開(kāi)發(fā)。 |
