基于i.MX8M Nano下 Window 10 IoT 作业系统之单板电脑解决方案

NXP管管

基于i.MX8M Nano下 Window 10 IoT 作业系统之单板电脑解决方案


在电脑(桌上型电脑，笔记型电脑)的世界中，微软所提供的作业系统非常完整，非常丰富；也广泛的被使用。微软所提供的作业系统大多是在基于X86的芯片架构下的作业系统，大众接受度极高。不管是目前的windows 10或是以前的Window 7..等产品，于X86的芯片指令集下，优化的软件层，让使用者更容易使用。大多软体开发者，都基于Windows 作业系统下开发新的软体，提供使用者运用。


然而，在嵌入式的(embedded)的系统架构中，ARM芯片被广泛使用，完全取代了X86的架构。原因为ARM芯片的架构功耗低，效能也不差。在嵌入式的(embedded)的系统架构，独霸一方。而作业系统方面，基于ARM芯片的作业系统不再是微软一家独大，而是百家争鸣的状况。例如LINUX或是Android甚至QNX。每个作业系统有各自独到的长处。


嵌入式的(embedded)的系统架构，在现在的产业中，运用越来越广泛。甚至可以说超越了电脑产业。因此，微软为了在嵌入式的(embedded)的系统市场中分一杯羹，在windows 10的作业系统，优化成更符合嵌入式系统的作业系统。"Windows 10 IoT " 作业系统就为此产生。


Windows 10 IoT 作业系统的优势：
Windows 10 IoT 通过丰富的装置平台、世界级的开发人员工具、企业级的长期支援和全球合作伙伴生态系统，简化“物联网”(IoT)。运用内建的机器学习功能，在边缘网路完成更多工作，并透过 Azure IoT 的强大功能调整规模。使用 Windows 的强大功能，快速又安全地建立解决方案。提供 10 年的支援，做为产品的后盾。
       智慧：借由 Windows ML 以及 Azure IoT Edge 的支援，轻松地在边缘网路使用人工智能 (AI) 和机器学习 (ML)
       安全：运用周全的平台安全性，协助长期维护装置安全
       快速：透过开箱即用的作业系统，快速上市 IoT 装置并加以长期维护


综合以上特点：客户不需要是 IT 专家，即可搭配 Windows for IoT 使用 Rockwell Automation 产品。此方法可减少学习曲线，而且仍可取得厂房提供的丰富第一手数据。Windows for IoT 提供基础，可用来建立具有内建安全性的创新解决方案，而我们的客户与合作伙伴则可真正实现这些解决方案。目前微软在Windows 10 IoT ，已经有很多成功的案例：如互联网加油系统(Dover Fueling Solutions)，城市灯塔(CityBeacon)等。

(资料来源：请详细参考微软官方网站。http://www.microsoft.com/zh-tw/w ... ws-iot?SilentAuth=1)


而在硬件方面，各家IC设计公司都有各自的基于ARM架构开发出来的芯片，而恩智浦(NXP)在这方面为全面性的佼佼者。
恩智浦(NXP)推出的ARM核心芯片，如i.MX系列，满足了各领域需求：车用(Automotive)，工控(Industrial)，互联网(IoT)
也符合各方面应用：聪明(Everything Smart)，互联(Everything Connected)与加密(Everything Secure)

以下将介绍，基于 NXP i.MX8M Nano下 Window 10 IoT 作业系统之单板电脑解决方案的开发指南：
1. Uboot开发编译：流程如下
      1-1. Uboot开发：

               

      1-2. Uboot配置选项：

               

      1-3. Uboot新增新版子设置：

               

2. OP-TEE开发编译：流程如下

              

3. 设置您的构建环境以构建适合的固件

            

4. 烧录固件至SD卡：
               在LINUX环境： dd if=firmware_fit.merged of=/dev/sdX bs=512 seek=2
               在WINDOWS环境： dd if=firmware_fit.merged of=\\.\PhysicalDriveX bs=512 seek=2


      4-1. SPL测试：

               

      4-2. OP-TEE测试：

               

      4-3. U-Boot测试：

               

5. UEFI 流程：

            

其中包含了： DSC与FDF 档案，特定于板的初始化(Board-specific Initialization)， SMBIOS ， ACPI表格(ACPI Tables) ， SDHC  IO，PWM， Security TAs
以上完成，Windows 10 IoT的作业系统即可以在NXP的i.MX8M Nano的开发板运行。


另外，客户在开发Windows 10 IoT的系统，除了注意以上的作业系统编译过程之外，更必须注意完整的Windows 10 IoT的平台系统。
在Windows 10 IoT的平台系统，品佳可以提供更完整的技术支援。


品佳技术支援：在基于windows 10 IoT的基础之下，品佳可以提供多样的性支持
1. 原理图设计规划(Schematic Design)
      品佳可以协助客人初期产品规划，依照客户产品需求，提出最佳化的原理图设计。在使用最少元件下，而有最完整功能。
      并在品佳完整的代理线下，提供CP质更高，整合性更强，服务更广的系统架构。


2. 原理图确认(Schematic review)，Layout check
      品佳可以协助客人原理图确认(Schematic review)，协助客人该注意未注意部分。例如：
          系统电源部分，每组电源的电压与电流是否符合windows 10 IoT系统需求，电源的供电时序与断电时序是否符合符合windows 10 IoT系统需求。
          储存装置部分，每组储存装置应用(DDR/eMMC/SPI Flash..)确认，提供更完整的确认。
          各路IO路径，IO装置确认。如，WIFI/BT 模组选择与确认，Audio codec装置选择与确认，影像输出装置选择与确认。
      品佳可以协助客人Layout review，协助客人并提供建议。例如：
          系统电源部分，提供电源模块(IBIS)，要求客人进行模拟，符合windows 10 IoT运行下的需求。
          记忆体部分，提供记忆体模块(IBIS)，要求客人进行模拟，符合windows 10 IoT运行下的需求，提升系统稳定度。
          各路IO路径，IO装置确认。并确认符合系统需求之阻抗


3. 协助客户将win 10 IoT应用的主板成功带起(PCBA Board bring up)
      品佳可以提供完整的除错工具(Debug tools)，让客户更容易将主板成功带起。另外，提供现场除错支援(On site support)。


4. DDR相关设定优化(DDR F Fine turning)
      品佳可以提供完整的记忆体工具(DDR Stress tools)，让客户主板更稳定。客户使用记忆体工具(DDR Stress tools)搭配不同的测试环境(高温/低温/高湿..)，确保windows 10 IoT系统在任何环境不出错。


5. 协助客户将win 10 IoT应用的各路IO路径打通，功能正常
      品佳可以协助将系统所使用的Device Tree打通，并一起将周遭的元件驱动启动。确保系统功能完整正常。


6. 协助客户在win 10 IoT应用下，优化产品稳定度
      品佳可以协助客户在不同的生产阶段(EVT/DVT/PVT/MP)的测试与验证，当问题产生时，给予协助与方向。


7. 让客户可以如期量产(Time to Market)
      品佳协助客户下，最终让客户如期量产(Time to Market)。






► 场景应用图

► 产品实体图

► 展示版照片

► 方案方块图

► 核心技术优势
软件方面：(Windows 10 IoT )
Windows 10 IoT 通过丰富的装置平台、世界级的开发人员工具、企业级的长期支援和全球合作伙伴生态系统，简化“物联网”(IoT)。
运用内建的机器学习功能，在边缘网路完成更多工作，并透过 Azure IoT 的强大功能调整规模。
       智慧：借由 Windows ML 以及 Azure IoT Edge 的支援，轻松地在边缘网路使用人工智能 (AI) 和机器学习 (ML)
       安全：运用周全的平台安全性，协助长期维护装置安全
       快速：透过开箱即用的作业系统，快速上市 IoT 装置并加以长期维护
硬件方面：(i.MX8M Nano)
i.MX8M Nano满足了各领域需求：车用(Automotive)，工控(Industrial)，互联网(IoT)
也符合各方面应用：聪明(Everything Smart)，互联(Everything Connected)与加密(Everything Secure)
ARM-A53核心与ARM-M7核心，并有强大绘图芯片GC7000UltraLite，丰富的IO界面。


品佳技术支援：
在基于windows 10 IoT的基础之下，品佳可以提供多样的性支持
1.  原理图设计规划(Schematic Design)
2.  原理图确认(Schematic review)，Layout check
3.  协助客户将win 10 IoT应用的主板成功带起(PCBA Board bring up)
4.  DDR相关设定优化(DDR F Fine turning)
5.  协助客户将win 10 IoT应用的各路IO路径打通，功能正常
6.  协助客户在win 10 IoT应用下，优化产品稳定度
7.  让客户可以如期量产(Time to Market)


► 方案规格
硬件规格：(i.MX8M Nano)
CPU核心：4 x Cortex-A53 @ 1.5 GHz
GPU核心：GC7000UltraLite
影像输出：1 x MIPI-DSI (4-Lane)
影像输入：1 x MIPI-CSI (4-Lane)
IO界面：4 x SAI，4 x UART，3 x SPI/4 x I2C，1 x USB 2.0 (OTG) with PHY，1 × Gbit/s Ethernet，Security，4 x PWM



软件规格：支持Windows 10 IoT作业系统

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jobszheng5

我一直觉得windows系统要比Linux可靠，尤其是技术支持这块。