如何编程日常机器？

Question

日常机器（不是电脑，手表等电脑和移动设备）是如何编程的？什么样的代码可用于可口可乐自动售货机的编程？我的咖啡机如何接受预先设定的时间，并在几小时后开始冲泡一壶咖啡？

这些机器内部是否有操作系统，还是更基本的东西？它们是用汇编语言，C语言还是其他语言编写的？

而且，我真的想找到一些列出这些操作系统或底层代码系统的资源，如果可能的话甚至可能使用源代码。如果有人知道这样的资源（搜索没有给我任何东西），那就太棒了。

Answer 1

您所谈论的大部分内容都是基于嵌入式的系统，其中C是一种奢侈品，往往是不可用的。他们没有传统意义上的软件。大多数情况下，软件是用C语言，汇编语言甚至机器码编写的。 C和ASM要求编写编译器以将其用于该平台。机器代码以编译器的二进制形式编写。

您的咖啡壶和大多数简单系统都没有操作系统。它们只是从内存中的起始地址加载，然后将代码放在那里。这些系统通常将其“代码”刻录到EEPROM中，充当系统的硬盘驱动器。烧掉舞会后拧紧代码，抛弃芯片重新启动芯片上的代码，然后重新开始。高端设备使用更新的芯片FPGA来进行测试，部署等更容易，但它们是相同的。

可口可乐机器，路由器等通常使用QNX，EMBOS或有时RTlinux等实时操作系统，如果幸运的话。其中大多数都是专有操作系统，你需要很多钱，但他们有C编译器，驱动程序与硬件一起使用等。

http://www.qnx.com/

http://www.segger.com/cms/embos.html

http://www.microsoft.com/windowsembedded/en-us/campaigns/compact7/default.aspx?WT.srch=1&WT.mc_ID=SEARCH

RTLinux的

Answer 2

他们使用微控制器，the 8051是经典的。这些是8位或16位内核，很少有操作系统。程序员编写代码来初始化板载外设并实现中断处理程序。使用的语言是汇编和C.艰难的调试工作需要在线仿真器。

除此之外还有很多增长空间，32位嵌入式内核（ARM是100磅大猩猩）可以启动嵌入式Linux和/或Java JVM。

Answer 3

这些是embedded systems，并且将使用非常低级的语言（如C或汇编语言）进行编程。一般来说，这样的系统将在没有操作系统的情况下运行，尽管一些较新的“日常机器”（如蓝光DVD播放器和无线路由器）确实在基于unix的操作系统上运行其代码。

<小时/> 更新

与其他人所说的一样，许多现代嵌入式系统也运行着各种各样的窗户。这取决于应用程序。此外，在一个功能更强大的操作系统平台上运行许多空间的趋势，以处理需要运行Java的蓝光播放器等案例，以及最终用户需要更多功能的其他实例。

Answer 4

让我们考虑桌面上的处理器。它只是运行机器指令，并且本身并不关心“操作系统”或“程序”。

打开计算机，处理器指向第一条指令，然后开始执行。

在桌面上，它开始执行“操作系统”。但是没有理由让处理器执行您选择的任何指令集。 （这可能不是很有用，因为您仍然希望将结果输出到屏幕，并且该功能驻留在操作系统中。）同时，如果您的机器指令由正确的操作码组成，那么处理器将输出在显示器上绘制图片的正确信号序列，就更好了。不需要操作系统。

桌面做了很多东西，我们通常需要抽象操作系统。但在其核心，所有处理器都执行指令。

可口可乐机器和咖啡机中的处理器相同。它只是执行指令。

嗯，逐位编写机器指令很繁琐。因此，就像桌面一样，我们通常用C编写代码，然后编译成机器代码。该机器代码被加载到嵌入式处理器上并运行。

嵌入式系统 这么少，他们不需要全面的操作系统。微控制器可能在芯片上有8个或16个引脚 - 与常规CPU插槽中的几十个引脚相比。

因此，工作流程是编写一些代码（例如，在C中），在桌面计算机上编译它。该编译器为嵌入式芯片生成机器代码。然后将该代码加载到微处理器上（并且您需要特殊的硬件才能执行此操作。）然后，您为芯片供电并开始执行指令。简单！

Answer 5

许多执行特定功能的设备不包含任何“代码”。它们通过电子元件的属性执行其功能。更高级的系统可以执行许多不同的功能或需要易于升级，它将包含一个微控制器和某种“操作系统”。由于这些功能仍然有一些限制，操作系统将是简单和专门设计的。为了更高级，该设备将包含类似于计算机的东西。它将具有更复杂的操作系统，可以与系统的不同部分通信。最后，您可以访问智能手机等设备，这些设备包含一个完整的操作系统，可以运行用户级代码并拥有比简单设备更多的用户输入。然而，即使是现代处理器本质上也是非常大的电路。 CPU识别的每条指令都会导致使用不同的电路来执行该功能。

以下是您可能感兴趣的一些维基百科页面：

http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuits
http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller

Answer 6

这是一个非常广泛的问题，它在很大程度上取决于机器。我只能猜测这些自动售货机中的大多数是由微控制器控制的（8051，PIC，ARM7，一些最常用的名称）并且很少有操作系统，如果有的话，它将是某种RTOS，例如FreeRTOS

更复杂的机器，如DVD / BluRay播放器或手机，运行在软化平台之上，例如OMAP4。通常在它们上运行Unix OS。

Answer 7

日常设备中的低端微控制器通常不运行操作系统。选择它们是为了降低成本，推动成本的主要因素是芯片上的引脚数量（从十几个到几百个）和内部存储量（从几千字节到一兆字节ROM，从少数几个字节到100千字节RAM。。

随着特征蠕变发挥其魔力，微波可能需要多任务处理。在这种情况下，程序员会回忆起他们的操作系统课程，并根据需要实现消息传递，任务调度，异步I / O等等！

当然，为了方便，简单，代码大小等，功能往往以初步的方式完成。通常，这取决于您如何分析程序，在特定于任务的代码中查找通用OS功能。但是从硬编码的任务调度程序到操作系统还有很长的路要走，当你只有几千字节的时候，一个现成的操作系统不解决方案。

看一下流行的电子零件选择网站DigiKey，了解低端MCU。 Here是他们在一台非常便宜的带有LCD控制器的MCU上的信息，例如可能在咖啡机中找到的。获得编程手册和一切都很容易。

Answer 8

操作系统的工作是提供对资源的共享访问 - CPU执行时间，RAM，I / O等。大多数简单的基于微控制器的嵌入式系统一次只运行一个程序，并且它们可以访问（和管理）这些资源本身，因此他们不需要操作系统。

嵌入式系统通常用C语言编程，有时用于极端时序或内存优化的汇编。一些嵌入式编译器允许您在更高级别的语言中散布汇编。

Answer 9

我最近遇到了一台运行Ubuntu的卷烟自动售货机（机器正在重启，所以我可以看到徽标）。

Answer 10

查看Embedded Systems Magazine和Circuit Cellar

Answer 11

如果您正在搜索一般信息，请查找“嵌入式系统”，“soc”（片上系统）等内容。我要说这些类型的设备中有很大一部分是用低级语言运行的，比如C。

有趣的事实：Java最初被认为是嵌入式系统编程的解决方案：http://en.wikipedia.org/wiki/Oak_(programming_language）

Answer 12

大多数信息亭，寄存器，直通式屏幕，甚至高端咖啡机和微波炉实际上都运行Windows XP或Linux，如“Jura Impressa”系列机器;你可以通过SSH连接它们并冲泡咖啡。

这是咖啡机cron作业的github脚本：https://github.com/NARKOZ/hacker-scripts/blob/master/fucking_coffee.rb

大多数路由器，较新的烤箱，较新的冰箱，汽车，DVD播放器，各种电子产品，包括灯泡在内的较新的家庭自动化产品，运行ARM linux版本或嵌入式Linux。

最便宜的设备，20美元以下，如果它们更新，可以在ESP8266或类似设备上运行（可以批量运行LUA或减少节点服务器2美元 - 非常便宜）

http://nodemcu.com/index_en.html

使用FPGA和嵌入式系统，如8051，Z80或其他嵌入式设备，如PICC，AVR和Arduino，很快将被ESP8266等一体化/ SoC（片上系统）系统所取代。它们太容易编程，并且是运行自己的Web服务器的完整系统芯片;你只需启动它们，上传你的源代码就可以获得2美元的网络服务器。

我长大了编码PICC和AVR和8051，我悲伤地看到他们走了，但我还没有碰到比ESP8266es以外的任何多年，因为他们是1/10的价格是更加的简单命令跟...共事。您可以在开发板上使用电池组和爆炸针布局，在ebay上花5美元或在adafruit上花10美元。

Answer 13

我从工程师那里听说西门子轻轨通勤列车在386s运行。