.NET माइक्रो फ्रेमवर्क: एक नज़र में पोर्टिंग

पिछले लेख ने कुछ रुचि पैदा की। कई अलग-अलग प्रश्न पूछे गए थे, लेकिन उनमें से अधिकांश संबंधित पोर्टिंग थे। यह विषय एक अलग पूर्ण पुस्तक का हकदार है और इसे संक्षिप्त रूप से कवर करना आसान नहीं है। लेकिन मैं कोशिश करूंगा।

1. परिचय

पोर्टिंग करने का निर्णय लेने वाले लोगों के लिए, Microsoft एक विशेष उपकरण प्रदान करता है: .Net माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्टिंग किट । यह स्रोत कोड और कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलों का एक संग्रह है जिसमें से CLR संकलित किया जा सकता है। बिल्ड सिस्टम MSBuild पर आधारित है। वर्तमान में, संकलन केवल कमांड लाइन से शुरू किया जाता है। लगभग कोई चित्रमय उपकरण प्रदान नहीं किए गए हैं। एकमात्र अपवाद SolutionWizard उपयोगिता है, जो आपको पोर्ट परियोजनाओं को कॉन्फ़िगर करने की अनुमति देता है। विकास के वातावरण के लिए भी कोई समर्थन नहीं है। मोटे तौर पर, एक नोटबुक में पोर्ट लगभग लिखे जाते हैं। लेकिन निकट भविष्य में स्थिति बेहतर के लिए बदलनी चाहिए।

2. .NET माइक्रो फ्रेमवर्क आर्किटेक्चर

पोर्टिंग के बारे में बात करने से पहले, यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि .Net माइक्रो फ्रेमवर्क अंदर कैसे काम करता है। पिछले लेख में, मैंने संक्षेप में आर्किटेक्चर .Net माइक्रो फ्रेमवर्क के बारे में बात की थी, फिर मैं इसे और अधिक विस्तार से विचार करूंगा। .Net माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्टिंग किट प्रलेखन में यह चित्र है:



यह एक 4-लेयर .Net माइक्रो फ्रेमवर्क आर्किटेक्चर है। एक ही प्रलेखन कहता है (मेरे मुफ्त अनुवाद में) निम्नलिखित:

हार्डवेयर की परत

इस परत में माइक्रोप्रोसेसर और अन्य घटक होते हैं जो आपके हार्डवेयर प्लेटफॉर्म को बनाते हैं। वर्तमान में, .NET माइक्रो फ्रेमवर्क को ARM7, ARM9, Cortex, XScale, ARC और ADI Blackfin जैसे आर्किटेक्चर के प्रोसेसर पर चलाया जा सकता है।

इसके अलावा, ऑपरेटिंग सिस्टम के शीर्ष पर .Net माइक्रो फ्रेमवर्क चलाना संभव है। बेशक, इस मामले में, "लोहा" कहीं भी गायब नहीं होता है। बस ऑपरेटिंग सिस्टम के एपीआई के माध्यम से हार्डवेयर के साथ बातचीत होगी। यह है कि .NET माइक्रो फ्रेमवर्क प्लेटफॉर्म एसडीके के साथ शामिल एमुलेटर कैसे काम करता है। यह विंडोज के लिए .NET माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्ट से ज्यादा कुछ नहीं है।

रनटाइम घटक आधार

इस परत में 3 घटक होते हैं:

• .NET माइक्रो फ्रेमवर्क आम भाषा रनटाइम (सीएलआर);
• हार्डवेयर अमूर्त परत (एचएएल);
• मंच अमूर्त परत (पाल)।

CLR

.NET माइक्रो फ्रेमवर्क CLR (TinyCLR) रनटाइम .NET फ्रेमवर्क CLR का सबसेट है। टाइनीएलआरआर "बड़े" सीएलआर से अलग है जिसमें इसे छोटे एम्बेडेड उपकरणों में उपयोग के लिए विशेष रूप से नया रूप दिया गया है।

.Net माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्टिंग किट TinyCLR स्रोत कोड के साथ आता है। ये कोड एक हार्डवेयर-स्वतंत्र पुस्तकालय हैं जो विभिन्न आर्किटेक्चर के लिए अलग-अलग संकलक द्वारा संकलित किए जा सकते हैं।

एचएएल और पाल

TinyCLR HAL और PAL के माध्यम से अंतर्निहित हार्डवेयर के साथ संचार करता है। HAL और PAL दोनों में TinyCLR से बुलाए गए कार्यों का एक सेट शामिल है। ये फ़ंक्शन C ++ में लिखे गए हैं। यह स्पष्ट है कि एचएएल के कार्य हार्डवेयर से बहुत निकट से संबंधित हैं। PAL में शामिल कार्य, इसके विपरीत, डिज़ाइन किए गए हैं ताकि हार्डवेयर कार्यान्वयन पर निर्भर न हों।

कई एचएएल और पाल फंक्शन जोड़े बनाते हैं। वे एक विशिष्ट कार्य करने के लिए एक साथ उपयोग किए जाते हैं। TinyCLR PAL फ़ंक्शन को कॉल करता है, जो बदले में हार्डवेयर तक पहुंचने के लिए HAL फ़ंक्शन का उपयोग करता है।

इसके अलावा, तथाकथित बूटस्ट्रैप कोड एचएएल में शामिल है। पावर करने के बाद, यह कोड हार्डवेयर को इनिशियलाइज़ करता है और फिर TinyCLR लॉन्च करता है।
TinyCLR डाउनलोड करना जारी रखता है और उच्च-स्तरीय आरंभीकरण में लगा हुआ है। बूटस्ट्रैप कोड HAL और विशेष कोडांतरक आवेषण से कार्यों का उपयोग करके अपने कार्य करता है।

कक्षा पुस्तकालय की परत

.NET माइक्रो क्लास क्लास लाइब्रेरी एक प्रकार का ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड संग्रह है, जो डेवलपर्स एम्बेडेड एप्लिकेशन लिखते समय उपयोग करते हैं। इसमें तृतीय-पक्ष प्रकार शामिल हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, डिबग बोर्डों के डेवलपर्स इन बोर्डों पर स्थित परिधीय उपकरणों के साथ काम करने के लिए कक्षाएं जोड़ते हैं।

अनुप्रयोग परत

इस स्तर में वे एप्लिकेशन हैं जो आप अपने उपकरणों के लिए बनाते हैं। आज तक, ऐसे अनुप्रयोगों के लिए एकमात्र विकास भाषा C # है।

इस प्रकार, पोर्टिंग का मुख्य कार्य एचएएल स्तर के कार्यों और कॉन्फ़िगरेशन लिखना है। अब देखते हैं कि यह कैसे किया जाता है।

3. .NET माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्टिंग किट में समाधान

.Net माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्टिंग किट के भीतर प्रत्येक पोर्ट एक समाधान का प्रतिनिधित्व करता है। बदले में, कई परियोजनाओं के होते हैं। कुल 5 प्रकार की परियोजनाएँ हैं:

• NativeSample
• पोर्टबूटर
• टाइनीबूटर
• टाइनीबूटेरडीकंप्रेसर
• टाइनीएलएलआर

NativeSample एक सरल "हैलो, वर्ल्ड" प्रोजेक्ट है। इसके कार्यान्वयन में मुख्य कार्य डिबग कंसोल में स्ट्रिंग "हैलो, वर्ल्ड" प्रदर्शित करने के लिए पर्याप्त एचएएल फ़ंक्शन लिखना है।

पोर्टबूटर - पोर्ट लोडर। यह आपको पोर्ट के विकास और डीबगिंग की प्रक्रिया में टाइनीएलआरआर के नए संस्करणों को फ्लैश करने की अनुमति देता है। इस परियोजना के कार्यान्वयन के लिए मूल निवासी के लिए पहले से लिखे गए नए एचएएल कार्यों को शामिल करने की आवश्यकता है। यह निम्नलिखित परियोजनाओं के कार्यान्वयन के लिए तैयार करने के लिए एक संक्रमणकालीन परियोजना है।

TinyBooter .NET माइक्रो फ्रेमवर्क बूटलोडर है। पावर-अप के समय, यह सभी आवश्यक आरंभ करता है और TinyCLR शुरू करता है। इसके अलावा, यह आपको TinyCLR के नए संस्करणों को फ्लैश करने की अनुमति देता है। इस परियोजना को लागू करने की प्रक्रिया में, एचएएल में कई और नई सुविधाएँ जोड़ी गई हैं।

TinyBooterDecompressor एक विशेष ऐड-इन है जिसे TinyBooter के भौतिक आकार को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। TinyBooter को संग्रहीत किया जाता है और इसे चालू करने पर TinyBooterDecompressor का उपयोग कर अनपैक और लोड किया जाता है।

TinyCLR , वास्तव में, रनटाइम ही है। एक कार्यशील TinyCLR प्राप्त करना पोर्टिंग का लक्ष्य है। इस परियोजना पर काम करने की प्रक्रिया में, शेष एचएएल फ़ंक्शन जोड़े जाते हैं। TinyCLR में TinyBooter शामिल है।

इस प्रकार, इन परियोजनाओं को बदले में लागू करके, आप एक एचएएल परत बनाते हैं।

4. समाधान जादूगर और परियोजना घटकों

एक नया समाधान बनाना SolutionWizard के साथ शुरू होता है। यह उपयोगिता आपको खरोंच से एक समाधान बनाने की अनुमति देती है, मौजूदा (क्लोन) के आधार पर एक नया समाधान बनाती है और मौजूदा को संपादित करती है।
इस प्रक्रिया में, SolutionWizard आपको तथाकथित विशेषताओं का चयन करने की अनुमति देता है जो समाधान में शामिल होंगे। सुविधाएँ .Net माइक्रो फ्रेमवर्क के कार्यात्मक गुण हैं। उदाहरण के लिए, I2C, UART, SD, आदि जैसी विशेषताएं हैं। इस प्रकार, यदि आपको .Net माइक्रो फ्रेमवर्क की कुछ विशेषताओं की आवश्यकता नहीं है, तो आप बस उन्हें प्रोजेक्ट में शामिल नहीं कर सकते हैं, जिससे TinyCLR का भौतिक आकार कम हो जाएगा।

प्रत्येक फ़ीचर पुस्तकालयों के एक सेट द्वारा कार्यान्वित किया जाता है, जिन्हें लाइब्रेरी श्रेणियों में जोड़ा जाता है। लाइब्रेरी एक अलग MSBuild प्रोजेक्ट है जो अपने कार्य को कार्यान्वित करता है। दरअसल, लाइब्रेरी और स्रोत कोड शामिल हैं। चूंकि एक ही कार्य के कई कार्यान्वयन हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, विभिन्न प्रोसेसर के लिए), कई लाइब्रेरी भी हो सकती हैं। यही कारण है कि उन्हें पुस्तकालय श्रेणियों में जोड़ा जाता है। लाइब्रेरी श्रेणी का डिफ़ॉल्ट कार्यान्वयन स्टब लाइब्रेरी है । यह एक ऐसी लाइब्रेरी है , जिसमें सभी कार्य स्टब्स हैं। यह किसी भी कार्य को नहीं करता है और इसे केवल लिंकर के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है, भले ही एक भी सामान्य कार्यान्वयन न हो। ये सभी घटक एक दूसरे को संदर्भित कर सकते हैं।

इस प्रकार, निम्नलिखित गुच्छा प्राप्त किया जाता है:
फ़ीचर -> लाइब्रेरी श्रेणियों का सेट -> प्रत्येक श्रेणी को लागू करने वाले पुस्तकालय में से एक।
इस "गड़बड़" को समझना आसान नहीं है। कम से कम किसी तरह इसे स्पष्ट करने के लिए, इस तस्वीर को देखें:



पहली नज़र में, यह स्पष्ट नहीं हो जाता है। आइए इसे जानने की कोशिश करें।

यहाँ फीचर I2C का कार्यान्वयन है। फ़ीचर पीले हैं, लाइब्रेरी श्रेणी हरे हैं, लाइब्रेरी नीले हैं, और स्टब लाइब्रेरी काले हैं। आरेख पर भी निम्न प्रकार के रिश्ते हैं:

• निर्भर - पर निर्भर करता है;
• सहयोगी - से जुड़े;
• एहसास - लागू;
• ठूंठ - स्टब्स के साथ पुस्तकालय ।

इस चित्र से आप देख सकते हैं कि फीचर I2C को तीन लाइब्रेरी श्रेणियों द्वारा कार्यान्वित किया गया है: I2C_CLR, I2C_PAL, I2C_HAL। इसके अलावा, यह अभी भी एक और फीचर हार्डवेयर पर निर्भर करता है। प्रत्येक पुस्तकालय श्रेणी रनटाइम घटक परत में एक स्तर से मेल खाती है।

श्रेणी I2C_CLR को लाइब्रेरी I2C और I2C_Stub द्वारा कार्यान्वित किया जाता है। श्रेणी I2C_PAL को लाइब्रेरी I2C_pal और I2C_pal_stubs द्वारा कार्यान्वित किया जाता है। सबसे दिलचस्प बात हम I2C_HAL के कार्यान्वयन में देखते हैं। यहां, स्टब लाइब्रेरी के अलावा, विभिन्न प्रोसेसर के लिए 5 और लाइब्रेरी हैं ।

इसलिए, पहले चुने गए फ़ीचर से जुड़ी प्रत्येक लाइब्रेरी श्रेणी के लिए, SolutionWizard आपको एक लाइब्रेरी का चयन करने की अनुमति देता है। आप मौजूदा में से किसी एक को चुन सकते हैं, स्टब का चयन कर सकते हैं, अगर इसकी फिलहाल जरूरत नहीं है, या आप नई लाइब्रेरी के लिए टेम्पलेट बना सकते हैं।

चूँकि लाइब्रेरी कैटेगरीज की संख्या सैकड़ों के क्रम की है, इसलिए सॉल्यूवॉगर अधिकांश पसंद करता है। हालाँकि, आप इस विकल्प को समायोजित कर सकते हैं। इसके अलावा, आप उन परियोजनाओं को चुन सकते हैं जिन्हें समाधान में शामिल किया जाएगा।

SolutionWizard का परिणाम या तो एक नया समाधान है, या किसी मौजूदा समाधान में बदलता है।

अगला, कोड लेखन और संकलन सीधे शुरू होता है।

5. निष्कर्ष

मैंने .Net माइक्रो फ्रेमवर्क पोर्ट बनाने के लिए सबसे आम अवधारणाओं और सिद्धांतों की समीक्षा की। फिर उन विवरणों को शुरू करें जो इस लेख के दायरे से परे हैं। उदाहरण के लिए, MSBuild के साथ काम करना, मेमोरी आवंटन, विशिष्ट कार्यों के कार्यान्वयन की विशेषताएं आदि। मैं इस बारे में निम्नलिखित लेखों में सभी को लिखूंगा।