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Phoenix SCT 3.0加速嵌入式系統創新設計

  • 周維棻

鳳凰科技研發副總陳健書。

隨著Windows 8正式支援UEFI BIOS,加速業界全面朝此推行已久的韌體標準介面移轉。由於UEFI BIOS採用有別於傳統BIOS的設計概念,大幅增強了BIOS的功能特性,除了PC領域的應用之外,也將有助於提升嵌入式及智能系統在韌體層的創新設計。

長期耕耘BIOS市場的美商鳳凰科技(Phoenix Technologies),於2012年底推出新版支援EDK II的Phoenix SecureCore Technology (SCT) 3.0,將以其具備的安全、管理與連接性功能,積極拓展UEFI BIOS在嵌入式系統的多樣化應用,同時協助嵌入式系統開發商設計出更具差異化特性與附加價值的產品。

鳳凰科技資深產品經理胡志鏗。

UEFI BIOS帶動下一代嵌入式應用發展

相較於傳統以組合語言撰寫的BIOS,UEFI(統一可延伸韌體介面) BIOS的C語言、模組化架構,以及具備更佳圖形化功能與跨平台支援能力等特性,讓發展已久的BIOS技術有了全新的變革。

鳳凰科技研發副總陳健書表示,從2008年筆記型電腦逐漸採用UEFI BIOS設計開始,業界歷經了四年多的陣痛期來準備完全移轉至UEFI BIOS,而Windows 8的正式支援讓這個趨勢從今年起更為確立。

以x86架構為主的嵌入式市場,UEFI BIOS移轉趨勢也將逐漸發酵。陳健書指出,由於嵌入式裝置的使用壽命長、應用多元,市場上會有一段時間將維持新舊BIOS架構共存。但對於強調智慧性、互連性與安全性的新一代連網嵌入式系統來說,採用UEFI BIOS將能在韌體層就進行創新設計,以提升嵌入式系統的功能特性。在強化業者客製化設計的同時,也能強化產品的售後服務能力,提升了BIOS韌體在嵌入式設計中的重要性。

Phoenix SCT 3.0協助業者  強化嵌入式系統的差異化設計

雖然UEFI BIOS推動了技術上的全新發展,但另一方面,由於許多軟體介面都已制定了標準化規格,讓過去以專屬技術為主的BIOS業者面臨了與以往不同的市場挑戰。陳健書坦言,BIOS技術的統一雖然會對長期以來重視專屬技術的業者帶來衝擊,但另一方面,UEFI BIOS功能的提升也會為我們開拓更多的可能性。

UEFI BIOS的寫法與傳統BIOS的串列式架構完全不同,傳統BIOS承習了中斷(Interrupt)架構為其主軸;但UEFI BIOS則是採用分時輪詢(Timer Polling)的運作模式,已具備了分時(Time-sharing)的觀念,由一個核心主控各個程序的執行,還具備Shell、檔案架構等功能,基本上已可視為一個精簡的作業系統。陳健書表示,鳳凰科技致力於UEFI BIOS的先進研發,並以嵌入式系統的終端應用需求為導向,為客戶帶來更具成本效益與差異化特性的韌體解決方案,而不只是單純地提供BIOS技術而已。

Phoenix SCT 3.0 具備完整的開發環境與先進功能

鳳凰科技資深產品經理胡志鏗指出,Phoenix SCT 3.0是一套架構完善的解決方案,具備完整的建置系統(build system)與開發工具,能夠用來開發多元的客製化環境。與競爭對手相比,這是鳳凰科技的主要優勢。此外,Phoenix SCT 3.0可提供新一代Intel平台所使用的原生EDK II支援,以及EDK 1117的向後相容性,讓開發人員更有效率地無縫移轉至EDK II。

胡志鏗解釋說,EDK II 與EDK I在封包(package)、建置系統、程式庫、配置方式等各方面都不相同,對客戶來說,要同時支援不同的code base需要更多的資源與成本,並且在嵌入式系統的應用中,客戶的終端設備生命週期往往長達十多年之久,即使核心運算平台更新,仍需確保能夠提供相容的使用者介面、安全機制、管理功能以及軟硬體整合等。因此確保EDK II 的無縫移轉是非常重要的。而Phoenix SCT 3.0能在單一的建置系統中支援客戶,將原先在EDK I上所開發的韌體功能,完整且不需改動的運行在新的EDK II平台上,為客戶有效的降低風險帶來顯著的成本效益。

全面支援觸控功能

為支援Windows 8主打的觸控功能,Phoenix SCT 3.0亦針對觸控裝置進行了最佳化設計,可提供與Windows 8風格一致的全新GUI BIOS設定介面與GUI客製化工具,滿足Windows 8作業系統和Phoenix SCT 3.0 BIOS之間的無縫使用者體驗。

陳健書表示, Windows 8有助於大幅提升嵌入式裝置的觸控介面能見度,像是ATM、POS、KIOSK、HMI、Interactive Signage、Intelligent Retail等裝置,未來消費者將能享有更佳的觸控操作功能。

Phoenix SCT 3.0支援可程式化的觸控Hot Zone功能,嵌入式業者可將這些Hot Zone設定為特定hotkey或執行指令,以作為產品易於辨識的差異化設計。舉例來說,可在螢幕不同位置設定不同的hotkey定義,觸控後分別執行像是BIOS設定、系統診斷工具或是連線遠端控制介面等預先定義的應用程式。

支援多國語言與圖型效果的使用者介面

在使用者介面方面,Phoenix SCT 3.0的GUI BIOS設定介面與Windows 8的使用者介面一致,還可同時支援觸控和滑鼠操作並提供多國語言支援,還能提供圖形效果。

胡志鏗表示,Phoenix Desktop Manager (PDM)是鳳凰科技獨特的可客製化GUI BIOS核心引擎,與Win32相同的開發環境,提供所見即所得(WYSIWYG)的GUI SDK,並支援各種字型、色彩設定,以及虛擬鍵盤。對於不擅於美工設計的BIOS開發人員來說,透過PDM可大幅簡化客製化使用者介面的設計工作。

此外,PDM還能作為差異化設計的平台使用。舉例來說,客戶能在PDM中執行他們所開發或第三方的UEFI應用程式,像是計算機、QR Code、音樂播放器甚至是進銷存系統等,並且還能與網路連結並與Phoenix在UEFI BIOS下開發的檔案總管(File Explorer)等功能搭配使用。

提高連網嵌入式裝置安全性

Phoenix SCT 3.0亦能支援連網嵌入式裝置重視的安全性與系統完整性。胡志鏗表示,對於遠端裝置來說,Phoenix SCT 3.0提供的Sure Boot (確定開機)功能,可確保當裝置發生問題時能自動回復至預設的BIOS設定值與版本,讓設備仍能順利開機運作,對於維修不易如嚴苛環境下使用或是無人值守的應用,可有效提高系統可靠度。

有別於過去的Dual BIOS模式,為了進一步節省嵌入式裝置的空間與成本,Phoenix SCT 3.0提供安全復原(Safe Recovery BIOS2)功能,不需要2顆Flash ROM,藉由隱藏磁區的方式即可讓兩個BIOS image得以共存且當主BIOS image毀損時可由第二BIOS image進行即時的切換及復原動作。在同一顆ROM上切割出兩塊空間,可節省硬體設計上的空間及繁雜度,同時降低耗電量。

基於這些新增功能,將能為嵌入式系統帶來全新的使用體驗。透過UEFI架構,可將部分簡單的功能,如時鐘、地圖、溫度計、相簿、音樂播放器或計算機等,以應用程式封包的方式整併入BIOS中,在Pre-OS階段直接應用,不需啟動整個作業系統。

陳健書解釋,由於UEFI架構可將BIOS視為一韌體OS,若再結合網路連結與確定開機等功能,無須完整的作業系統就能在韌體層提供一小型雲端連網裝置所需要的基本特性,對於成本敏感型的應用來說可帶來顯著的成本效益。

目前,鳳凰科技的BIOS方案已廣泛應用在POS、KIOSK、工廠自動化、數位看板、網路通訊設備、軍工用強固型電腦、機上娛樂系統等多種嵌入式裝置中,全球知名的工業電腦包括Kontron、Emerson等都是其客戶,未來鳳凰科技將強調客製化支援服務,為嵌入式系統帶來更多的功能提升。