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

應用程序是小型、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有固件中。

SEGGER應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)行器本質上實現了虛擬CPU的指令集。這一功能擴展了設備的功能性，使其更具通用性，能更好地適應新需求和更新。本質上，應用程序可將您的嵌入式設備轉變?yōu)橐粋€嵌入式平臺！

SEGGER應用程序的一大突出特點是其采用沙箱機制。也就是說，它們在受保護的環(huán)境中運行，底層操作系統(tǒng)可對其行為進行監(jiān)控。如果某個應用程序試圖執(zhí)行不允許的操作，執(zhí)行器會暫停該應用程序的運行，并返回至固件（調用方），由固件決定如何處理這種情況。這樣不會造成任何損害。這確保了即使應用程序內部出現問題，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函數的沙箱，您的設備就可以運行應用程序了。要為應用程序添加功能，可增加相應的API函數。例如，若要添加對文件系統(tǒng)的讀取權限，通常需要添加三個函數，如OpenFile（打開文件）、ReadFile（讀取文件）、CloseFile（關閉文件）。若要允許寫入權限，則需添加WriteFile（寫入文件）函數。應用程序的加載方式以及在何種上下文/線程中執(zhí)行，由固件設計人員決定。

多個應用程序可以同時運行，無論是在同一內核還是不同內核上，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下運行的固件調用（前提是您的固件使用RTOS）。

每個應用程序都可擁有自己的內存空間。如果某個應用程序出現問題（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用程序崩潰不會影響系統(tǒng)本身。這使得應用程序甚至可以在安全關鍵型環(huán)境中運行；它甚至能讓關鍵系統(tǒng)的認證過程更簡便，因為外圍功能（如顯示器控制）可轉移到應用程序中，而該應用程序則無需納入認證流程。

內存需求

擔心對你的系統(tǒng)來說太大？這些應用程序不僅能增強靈活性，而且內存消耗極小。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備上運行，包括用于仿真的個人電腦。固件所提供的API函數，通常僅增加1至3KB的內存占用，具體主要取決于您希望向應用程序開放的原生函數。

這意味著嵌入式應用程序（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有固件中。

代碼密度

運行這些應用程序的虛擬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，特別是當應用程序被靜態(tài)構建到程序中時！

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

內存保護——沙箱機制

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

性能

應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)行器本質上實現了虛擬CPU的指令集，我們已為此對其進行了優(yōu)化：該指令集非常緊湊，因此虛擬CPU執(zhí)行的指令數量通常遠少于主機CPU實現相同功能所需的指令數量，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產品線中，因為我們看到了其中的需求。

應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用程序的一部分（我們提供相關庫，便于使用）。這樣，固件本身就能保持精簡且“無加密代碼”。其他應用程序可對FPGA進行編程，或對已編程的目標系統(tǒng)進行產品生產后測試。

未來展望

我們將繼續(xù)把這一技術集成到其他產品中。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以及兩個內部設計的單周期軟核（“Speedy”）——其運行速度可達200MHz、單周期，不僅可以添加使用JTAG、SWD或cJTAG的其他內核，還能添加復雜的雙引腳和單引腳接口。

在Flasher Hub中，一個例子是客戶網頁服務器，它允許自定義網頁用戶界面、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。

我們預見，未來不同行業(yè)的眾多嵌入式應用都將能利用這一技術。借助應用程序，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)貢獻力量的機會。

我們熱切期待嵌入式應用程序（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)關注更多更新，準備好探索SEGGER嵌入式應用程序（emApps）帶來的全新世界吧！如果您有興趣在商業(yè)產品中使用嵌入式應用程序（emApps）并希望了解更多信息，請聯系我們：info@segger.com

SEGGER（嵌入式專家）祝您一切順利！

June 10th, 2025

作者：Rolf Segger

麥克泰技術代理SEGGER全線產品，具有30年的軟件開發(fā)與調試工具使用方面的知識和經驗，關于SEGGER產品的更多信息，歡迎咨詢info@bmrtech.com。

麥克泰技術走過了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)。麥克泰技術通過舉辦嵌入式軟件和操作系統(tǒng)研討會、開設培訓課程、出版圖書，撰寫博客文章，倡導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，包括VRTX（90年代）、μC/OS（2000年），Montavista Linux（2010年）和FreeRTOS（2010年）以及IAR/BDI/J-Link等知名的產品和技術。

麥克泰技術具有豐富嵌入式軟件項目開發(fā)、行業(yè)應用與服務經驗。今天，我們依托歐美嵌入式軟件商業(yè)團隊支持，提供嵌入式軟件商業(yè)授權和服務。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。麥克泰技術專注預認證功能安全操作系統(tǒng)在汽車、軌交、醫(yī)療和工業(yè)領域的應用以及RISC-V處理器嵌入式開發(fā)生態(tài)建設。