Windows Embedded non è solo un sistema operativo, ma rappresenta piuttosto una famiglia di sistemi operativi, in grado di offrire allo sviluppatore degli strumenti e delle tecnologie che possono integrare le potenzialità e le caratteristiche di Windows su dispositivi di vario tipo.
Windows Embedded comprende una suite completa di sistemi operativi e di strumenti che aiutano i produttori di dispositivi embedded a ridurre significativamente il time to market delle proprie applicazioni ed a migliorare le prestazioni dei dispositivi, soprattutto in termini di connettività. L’impegno di Microsoft nel mondo dei sistemi embedded risale al 1996, quando venne rilasciata la versione capostipite dei sistemi di sviluppo embedded, vale a dire Windows Embedded CE 1.0. A partire da quella data, sono stati progettati e realizzati migliaia di dispositivi embedded grazie all’impiego dei prodotti della serie Windows Embedded: si va dalle apparecchiature ad ultrasuoni portatili, ai dispositivi dotati di GPS, ai terminali bancomat, fino ai più voluminosi macchinari per il settore delle costruzioni e dell’edilizia. Dotati di funzionalità avanzate, strumenti di facile ed immediato utilizzo, kit di valutazione gratuiti e l’accesso ad un’ampia comunità in grado di fornire supporto continuo, gli strumenti Windows Embedded rappresentano la soluzione ideale per sviluppare in tempi rapidi un’applicazione completa e ridurre sensibilmente i costi di sviluppo. Tra i principali utilizzatori di Windows Embedded vanno annoverate le aziende ed i produttori di dispositivi elettronici embedded, oltre a vari fornitori di servizi, i quali scelgono questa piattaforma sia per una semplice ed immediata integrazione con l’infrastruttura Microsoft, sia per la disponibilità di un’ampia gamma di servizi che comprende tra gli altri:
- gestione della sicurezza e dell’identificazione;
- sincronizzazione dei dati, disponibile sia a livello di device che a livello di host (PC e cloud);
- gestione dei profili utente;
- gestione della localizzazione.
VANTAGGI DI WINDOWS EMBEDDED
La piattaforma di sviluppo Windows Embedded permette di affrontare lo sviluppo completo di vari tipi di applicazioni attraverso un unico e flessibile strumento di sviluppo. Non un’aggregazione di tool più o meno integrati, ma una vera e propria piattaforma che permette all’applicazione di integrarsi con l’infrastruttura IT, con il cloud computing, di facilitare la connettività tra i Point Of Service ed i sistemi IT enterprise basati su Windows, inclusi i sistemi CRM, i tool per il supporto alle vendite e l’inventario e la business intelligence. Gli sviluppatori che operano con Windows Embedded hanno accesso alle funzionalità più recenti di Windows 7 destinate al mondo dei sistemi embedded, come, ad esempio, lo strumento per la crittografia BitLocker, in grado di proteggere i dati di un intero drive, oppure la tecnologia multi-touch (per schermi con supporto touch screen) Windows Touch, oppure ancora le più avanzate tecniche di gestione dell’alimentazione. Windows Embedded rappresenta un investimento sicuro, con un pieno supporto fornito da Microsoft ed un’estesa disponibilità di partner a livello mondiale che offrono esperienza e supporto per la risoluzione dei problemi. I principali vantaggi derivanti da questa soluzione sono i seguenti:
- time to market estremamente ridotto;
- costi di sviluppo ridotti;
- costi per le licenze deferiti: le licenze vengono pagate solo quando il prodotto è pronto per la spedizione ed esistono particolari offerte con sconti in base al volume di pezzi prodotto. Ciò permette anche un migliore bilanciamento degli investimenti sulle varie fasi del ciclo di sviluppo del prodotto;
- programma shared source, applicabile alla versione Windows Embedded Compact: con questo programma è possibile accedere, modificare, testare, migliorare e condividere il codice a livello di sistema operativo dei vari dispositivi, mantenendo nel contempo il pieno controllo sulla proprietà intellettuale (IP);
- roadmap a lungo termine in grado di assicurare una crescita ed uno sviluppo del prodotto continuativi. Il programma Windows Embedded esiste da oltre 10 anni ed è destinato a durare nel tempo: la politica di assistenza di Microsoft garantisce, infatti, cinque anni di supporto al prodotto principale, più altri cinque anni di estensione del supporto dopo il rilascio del prodotto, per un totale di 10 anni;
- Windows Embedded può contare sulla disponibilità di una vasta rete mondiale di partner, che include distributori, integratori di sistema, fornitori indipendenti di hardware e software, organizzatori di corsi e training.
LA SUITE WINDOWS EMBEDDED
In Figura 1 è mostrata la roadmap relativa al prodotto Windows Embedded. Iniziata nella seconda metà del 2009, la suite è stata completata nella seconda metà del 2011, con l’introduzione degli ultimi pacchetti specializzati per singole applicazioni o tipi di dispositivi. Vediamo ora di analizzare i singoli componenti della suite, o famiglia di prodotti, Windows Embedded.
Figura 1: la roadmap relativa a Windows Embedded
Figura 2: Windows Embedded Compact 7 su un tablet Asus
WINDOWS EMBEDDED COMPACT 7
E’ di fatto l’evoluzione della precedente versione, Windows Embedded CE, e si rivolge alle applicazioni che richiedono un sistema operativo modulare real-time con un footprint estremamente ridotto (500kb minimo). I processori supportati sono le architetture x86, MIPS ed ARM, mentre il kernel a 32 bit supporta anche l’elaborazione multipla simmetrica. Compact include Silverlight per Windows Embedded, un framework per la creazione di interfacce utente di tipo dichiarativo che consente agli sviluppatori ed ai progettisti di creare e modificare le interfacce utente del dispositivo tramite l’utilizzo di Microsoft Expression Blend. E’ anche presente una versione aggiornata di Internet Explorer basata sullo stesso core di IE presente in Windows Phone 7, con supporto per Flash 10.1, vista panoramica e zoom, multi-touch, utilizzo dei bookmark tramite miniature, visualizzazione di documenti nei vari formati supportati da Microsoft Office e Adobe PDF. Windows Embedded Compact 7 può essere impiegato per sviluppare una enorme quantità di dispositivi, tra cui: scanner per codici a barre e RFID, navigatori GPS, cornici digitali, decoder, adattatori multimediali e home media server, lettori eBook, console di gioco, terminali palmari per condizioni ambientali estreme, gateway per domotica, edilizia domestica e commerciale, controlli industriali, distributori automatici, dispositivi point of service mobili, dispositivi di monitoraggio sanitario, contatori remoti e apparecchiature di monitoraggio. Gli sviluppatori possono lavorare con il tool Compact continuando ad utilizzare gli strumenti preferiti, quali, ad esempio, Visual Studio 2008 e Platform Builder. Particolarmente importante il supporto alla connettività fornito da Compact 7 che, tramite le funzionalità offerte dal networking NDIS 6.1, Wi-Fi, Bluetooth, 3G, Kerberos v5 e USB, permette di creare applicazioni con connessioni continue a PC, server e servizi online. In Figura 3 è mostrato il tablet ASUS Eee Pad EP101TC 10, basato proprio su Windows Embedded Compact 7.
Figura 3: il sistema di segnaletica digitale intelligente
WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7
Questa versione permette agli sviluppatori di creare dispositivi avanzati per i settori commerciale e consumer in grado di eseguire numerose applicazioni e driver grazie alla potenza, familiarità ed affidabilità offerte dall’ambiente Windows 7. La compatibilità a livello di applicazioni e di driver con Windows 7 (tra cui IE 8, Windows Media Player 12, Silverlight ed il Framework.net 3.5 SP1) permette di conseguire vantaggi significativi a livello di costi e tempi di sviluppo, eliminando la necessità di eseguire porting o adattamenti degli stessi. Il Service Pack 1 ha aggiunto, inoltre, nuove tecnologie, tra cui Remote Desktop Protocol RDP7.1 (include la redirezione USB e multi-media ed il supporto multi-monitor) e SD Boot (permette di installare e caricare direttamente da una memoria SD l’immagine di Windows Embedded Standard 7). Le architetture hardware supportate includono le famiglie di processori x86 e x64, e sono state incluse delle API specifiche per la gestione dell’alimentazione per applicazioni in grado di migliorare l’efficienza della CPU. L’utilizzo di Windows Embedded Standard 7 permette di realizzare dispositivi intelligenti con elevato grado di connettività per i settori dell’elettronica commerciale e consumer, tra cui: decoder avanzati, distributori di carburante, dispositivi point of service con funzionalità complete, periferiche di gioco, gateway per domotica, controlli industriali, appliance intelligenti, dispositivi Internet multimediali, terminali interattivi, segnaletica digitale, dispositivi point of service mobili, apparecchiature di monitoraggio, stampanti multifunzione, dispositivi multimediali in rete, thin client. Come esempio applicativo, si consideri la Figura 4 in cui è mostrata un’immagine del sistema di segnaletica digitale intelligente basato su hardware Intel Core i7 e Windows Embedded Standard 7.
Figura 4: una soluzione di IBM con POSReady
WINDOWS EMBEDDED POSREADY
E’ la versione specifica per le applicazioni POS (Point Of Service) ed include tutta la potenza e l’affidabilità della piattaforma Windows 7. Dotato di funzionalità avanzate di networking e supporto per il plug-and-play, POSReady rende semplice la connessione con vari tipi di periferiche, server e servizi. Oltre alla connettività, altre importanti caratteristiche sono la possibilità di eseguire l’installazione da remoto, il supporto per diverse unità di memoria di massa e gli upgrade eseguiti in automatico tramite un apposito agent che si collega alla rete. Tra le possibili applicazioni ricordiamo: registratori di cassa, chioschi, sistemi self-service, segnaletica digitale, sportelli automatici, pompe di benzina. Viene fornito il supporto per i dispositivi conformi alle specifiche di interoperabilità Unified POS incluse le periferiche basate su OPOS e POS per .net, ed anche il supporto per i dispositivi non Unified POS tramite una classe di base per dispositivi generici. In Figura 4 è visibile la soluzione di IBM SurePOS 500 Express, fornita con Windows Embedded POSReady 2009 (la versione 7 è disponibile ora solo come valutazione). Il sistema comprende un lettore di carte magnetiche, registratore di cassa, display operatore e stampante, oltre ad altre periferiche opzionali.
WINDOWS EMBEDDED ENTERPRISE
Questo prodotto corrisponde in pratica ad una versione pienamente funzionale, applicata ad un sistema hardware embedded, del sistema operativo per desktop di Microsoft. Sono disponibili tre versioni con requisiti hardware in ordine crescente: Windows XP Pro for Embedded Systems, Windows Vista for Embedded Systems, Windows 7 SP1 for Embedded Systems. La soluzione Enterprise permette di avere a disposizione le funzionalità avanzate della versione premium del sistema operativo Windows ed è adatto per tutte le applicazioni in cui la dimensione del footprint non è un problema (Windows 7 richiede almeno 1Gb di RAM e 16 Gb di spazio su disco). I vantaggi sono però tangibili:
- time to market ridotto, si può rilasciare la stessa applicazione creata su un sistema di sviluppo desktop;
- integrazione agevole con software di terze parti compatibile con lo standard di sistema operativo Microsoft;
- elevato grado di sicurezza;
- aggiornamento eseguito con Windows Update;
- semplice da installare grazie al kit di preinstallazione OEM;
- supporto per architetture a 32 e 64 bit (versioni Vista e Win7).
La versione Enterprise è stata utilizzata con successo in applicazioni relative a terminali interattivi, sistemi bancomat, dispositivi POS, controller per automazione industriale complessi, dispositivi HMI e SCADA, nonché dispositivi medicali sofisticati.
WINDOWS EMBEDDED SERVER
Windows Server 2008 R2 for Embedded Systems espande la tecnologia esistente ed aggiunge nuove funzionalità affinché gli OEM possano rilasciare delle soluzioni con una maggiore affidabilità e flessibilità. Nuovi strumenti per la virtualizzazione, una migliore gestione, Server Core e funzionalità progettate espressamente per lavorare con i sistemi embedded o i computer client con installato Windows 7, permettono di risparmiare tempo e ridurre i costi. La tecnologia di virtualizzazione server integrata in questa versione del prodotto, consente di raggiungere un maggiore utilizzo delle risorse hardware e di eseguire side-by-side sia applicazioni nuove che altre già esistenti, senza pregiudicare l’isolamento del carico di lavoro. Le funzioni avanzate di power management consentono poi di ridurre al minimo gli assorbimenti di potenza, limitando l’impronta del consumo di CO2. Nel caso, ad esempio, di un server multicore, vengono automaticamente portati nello stato sleep tutti i core che non hanno un carico di lavoro, limitando l’attività ad un minimo esiguo di core. Se poi la richiesta di carico aumenta, i core necessari vengono tolti dallo stato sleep e tornano ad essere operativi, il tutto nel giro di pochissimi millisecondi. Il server può essere gestito in modo semplice ed immediato sia in locale che da remoto, utilizzando in entrambi i casi delle agevoli interfacce utente (GUI) oppure la tradizionale linea di comando. Grazie a Server Core, gli OEM possono distribuire soltanto le funzionalità necessarie, riducendo il footprint e rilasciando una soluzione con un maggiore grado di sicurezza. A garantire un elevato grado di sicurezza contribuiscono sia la funzionalità di Read-Only Domain Controller (RODC), un controllore di dominio in sola lettura che riduce anche il rischio di furto delle informazioni, ed il BitLocker, con il quale si possono criptare i dati contenuti sulle unità di memoria rimovibili. Windows Embedded Server si presta particolarmente ad essere utilizzato in applicazioni quali: imaging medicale, sistemi di sicurezza e sorveglianza, automazione industriale, imaging dei documenti, server multimediali, telecomunicazioni (server PBX, server Servizio clienti, server IVR e di teleconferenze).
WINDOWS EMBEDDED DEVICE MANAGER 2011
Questo prodotto permette alle aziende di distribuire, valutare ed aggiornare i dispositivi Windows Embedded, offrendo un’unica soluzione per la gestione dei dispositivi che estende le funzionalità del System Center Configuration Manager 2007. In pratica, è possibile gestire dispositivi quali Thin Client, POS, segnaletica digitale e terminali palmari in modo semplice e rapido, analogamente a quanto avviene per PC e server. Il tool configuration Manager è stato esteso in modo tale da generare automaticamente delle collezioni specifiche di dispositivi Windows Embedded, aggregando i dispositivi simili in gruppi, più facilmente gestibili. Quando un dispositivo del tipo sopracitato entra a far parte della rete, vengono automaticamente generate delle nuove sottoraccolte in base al nome e al modello di dispositivo riportato dal fabbricante. Sono previsti dei filtri in scrittura, disabilitabili temporaneamente dall’amministratore di sistema, in modo tale da impedire aggiornamenti non autorizzati ai dispositivi. Anche la fase di configurazione, o provisioning, dei dispositivi embedded risulta semplice e flessibile, consentendo di configurare facilmente le impostazioni di password, proxy, WPN e WiFi. Oltre a System Center Configuration Manager 2007, è richiesta anche l’installazione di SQL Server 2008.
WINDOWS EMBEDDED AUTOMOTIVE 7
Con una presenza decennale nel settore automotive, Windows Embedded Automotive aiuta i produttori di autoveicoli a realizzare nuovi dispositivi, servizi e tecnologie, per mezzo di nuovi strumenti di sviluppo Silverlight for Windows Embedded per realizzare interfacce HMI avanzate con funzionalità grafiche sia 2D che 3D. Ciò che viene realizzato con Silverlight in ambiente desktop può essere facilmente distribuito sul sistema target senza apportare modifiche, si crea in questo modo una continuità tra progettista di interfacce e sviluppatore e si consegue un significativo risparmio di tempo e di denaro:
- tecnologia Microsoft Tellme per l’elaborazione dei segnali vocali (conversione da testo a parlato) che consente una guida più sicura;
- sistema di gestione delle comunicazioni telefoniche senza utilizzo delle mani, compatibile con i cellulari più diffusi sul mercato (è presente anche una funzionalità di risposta vocale ai messaggi SMS);
- integrazione dei dispositivi mobili (iPod/iPhone, Zune e lettori MP3) con supporto per Bluetooth 1;
- ampia disponibilità di componenti, tra cui Internet Explorer;
- supporto per diverse architetture hardware, tra le quali multicore IA, ARM v7 e SH4.
In Figura 6 è mostrato l’information hub (denominato Leaf) con funzionalità touch screen realizzato da Nissan e basato sull’utilizzo di Windows Embedded Automotive 7: sono disponibili funzioni per la navigazione, monitoraggio del climatizzatore e dei consumi, ed anche localizzazione delle stazioni di servizio con servizio di ricarica delle batterie (per auto elettriche ed ibride). Anche Fiat utilizza Windows Embedded Automotive nel sistema Blue&Me, disponibile su tutti i nuovi modelli della casa automobilistica italiana. Blue&Me permette di svolgere le attività di comunicazione, informazione ed intrattenimento senza spostare le mani dal volante, con un immediato beneficio in termini di sicurezza e comfort. Blue&Me consente di utilizzare in auto il cellulare (dotato di tecnologia Bluetooth), di ascoltare la musica in formato digitale (attraverso controlli al volante e vivavoce) e di integrarsi con i sistemi di navigazione TomTom. In Figura 7 il sistema Blue&Me sulla Fiat 500.
Figura 5: il System Center Configuration Manager
Figura 6: il sistema Nissan Leaf
Figura 7: il sistema Blue&Me di Fiat
WINDOWS EMBEDDED HANDHELD
E’ la soluzione per gestire efficacemente i dispositivi palmari aziendali sui quali vengono eseguite applicazioni critiche di Line Of Business (LOB) ed è basata su una piattaforma end-to-end che offre tecnologie adatte a supportare la connettività (Winows Mobile 6.5), la gestione dei dispositivi, la sicurezza e la compatibilità a livello applicativo tra dispositivi diversi. Queste tecnologie permettono di gestire display touch screen, lettori di codice a barre e di RFID, periferiche intercambiabili e permettono l’integrazione con le soluzioni esistenti a livello di sicurezza e di gestione dei dispositivi, come System Center Configuration Manager, Microsoft Exchange server ed altre soluzioni fornite da terze parti. In Figura 8 sono mostrati dei dispositivi palmari realizzati da Intermec sui quali viene installato Windows Embedded Handheld.
Figura 8: una serie di terminali palmari
