Ohjelmoitavuus kenttään - Field-programmability

Elektroninen laite tai sulautetun järjestelmän sanotaan olevan kentällä ohjelmoitava tai in-place ohjelmoitava , jos sen laiteohjelmiston (tallennettu haihtumattomaan muistiin , kuten ROM ) voidaan muuttaa "kentällä", purkamatta laitteen tai palauttamalla se sen valmistaja.

Tämä on usein erittäin toivottava ominaisuus, koska se voi vähentää viallisen tai vanhentuneen laiteohjelmiston korvaamisen kustannuksia ja läpimenoaikaa . Esimerkiksi digikamera myyjä voisi jakaa firmware tukevat uuden kuvan tiedostomuoto ohjaamalla kuluttajat ladata uusi firmware kuva kameraan kautta USB -kaapelilla.

Historia

Kun laitteen laiteohjelmisto on tallennettu peite-ROM: iin tai kertaluonteiseen ohjelmoitavaan PROM: ään, sitä ei voida muokata ilman, että integroitu piiri vaihdetaan fyysisesti , joten tällaista laitetta ei voida nykyaikaisessa mielessä kenttä-ohjelmoida. Pyyhittävät PROM- pohjaiset laiteohjelmistot voidaan poistaa ja ohjelmoida uudelleen, mutta vasta pitkäaikaisen altistumisen jälkeen voimakkaalle ultraviolettivalolähteelle.

Siksi kenttäohjelmoitavat laitteet eivät olleet käytännöllisiä ennen EEPROMin ja flash-muistin keksimistä 1980-luvulla. Aikaisin EEPROM voi vain ohjelmoida uudestaan kalliita, omistettu ohjelmoija laitteisto , koska ne tarvitsevat suurilla jännitteillä (10-20  V , verrattuna tyypilliseen 3-5 V logiikan tasolla ) ja ei ollut standardia ohjelmointia protokolla ; Tämän seurauksena kenttäohjelmoinnin suorittivat enimmäkseen ammattiteknikot ja huoltosuunnittelijat. Kuitenkin 2000-luvun alusta lähtien monet laitteet oli nimenomaisesti suunniteltu tavallisten kuluttajien kenttäohjelmoitavaksi. Useat kehityssuunnat ovat mahdollistaneet tämän:

  • Nykyaikaiset EEPROM- ja flash- laitteet sisältävät sisäisiä varauspumppuja, jotka poistavat korkean jännitteen tarpeen.
  • Suurimmalla osalla kuluttajia on pääsy tietokoneisiin , jotka voivat suorittaa mielivaltaisia ​​ohjelmointiprotokollia.
  • Laaja-alainen Internet- yhteys on kätevä tapa jakaa nopeasti laiteohjelmistokuvia.

Haihtumattomien muistilaitteiden ohjelmointia varten on syntynyt vakioprotokollia. Esimerkiksi JTAG: ta voidaan käyttää lukemaan ja ohjelmoimaan EEPROM- ja Flash-siruja monissa kulutuselektroniikkalaitteissa . Moniin sellaisiin laitteisiin kuuluu JTAG-otsikot sisäisesti tehdasohjelmointia ja laadunvalvontaa varten , vaikka lopputuotteessa ei ole mitään ulkoista liitintä .

Ohjelmoitava logiikka

1980-luvulla otettiin käyttöön ohjelmoitava logiikka laitteiden (PLD), kuten moniteholinsseille , PLA , ja CPLD: t . Nämä ovat integroituja piirejä, jotka voivat toteuttaa melkein mielivaltaisia digitaalisia logiikkatoimintoja, jotka perustuvat haihtumattomaan muistiin tallennettuihin laiteohjelmiston kaltaisiin tietoihin.

Siksi PLD: tä sisältäviä laitteita voidaan pitää kenttäohjelmoitavina laitteistoina , kun taas EEPROM ja flash-muisti toimivat kenttäohjelmoitavien ohjelmistojen tallennusvälineinä .

Kenttä-ohjelmoitavat porttijärjestelmät (FPGA) keksittiin vuonna 1984, ja ne ovat edistynein tyyppi ohjelmoitavaa logiikkaa, joka on tänään saatavana. Nämä suuren kapasiteetin laitteet voivat toteuttaa erittäin monimutkaista logiikkaa, kuten mikroprosessorit tai digitaaliset signaaliprosessorit . Nykyään ne ovat suuri apu digitaalisten elektronisten laitteiden kehittämisessä ja nopeassa käyttöönotossa. FPGA- laitteita käytetään usein laitteiden suunnittelun prototyyppien laatimiseen ja laitteistokiihdytykseen .

Harrastajamahdollisuudet

Monet kulutuselektroniikkalaitteet (mukaan lukien MP3-soittimet , laajakaistareitittimet , matkapuhelimet ja digitaalikamerat) sisältävät sulautettuja järjestelmiä, jotka perustuvat yleiskäyttöisiin mikroprosessoreihin ja mikrokontrollereihin . Suurin osa näistä laitteista sisältää kenttä-ohjelmoitavia komponentteja, jotka asiantuntevat laitteisto-hakkerit voivat löytää ja käyttää . Kenttäohjelmoinnin avulla harrastajat voivat korvata laitteen laiteohjelmiston uudella koodilla, joka voi muuttaa tai laajentaa laitteen ominaisuuksia.

Lukuisat verkkoyhteisöt ovat syntyneet laitteiden ympärille, joiden on todettu erityisen edistävän tällaista muutosta. Esimerkiksi iPodLinux ja OpenWRT projektit ovat mahdollistaneet käyttäjät voivat ajaa monipuolinen Linux heidän MP3-soittimet ja langattomat reitittimet, vastaavasti.

Vaikka harrastajien kenttä-ohjelmointi on teoreettisesti mahdollista lähes kaikkiin sulautetut järjestelmät ovat tällä hetkellä käytännössä pyrkimyksiä muuttaa kuluttajien laitteisiin haittaavat usein puutetta dokumentoinnin varten laitteisto .

Katso myös

Ulkoiset linkit