Azure Sphere 应用程序概述

  • 项目

Azure Sphere 设备可以运行两种类型的应用程序：

  • 高级应用程序 在 Azure Sphere OS 上运行容器化
  • 支持实时的应用程序 (RTApps) 裸机或实时操作系统 (RTOS) 实时核心上运行

每个 Azure Sphere 设备都需要一个高级应用程序;RTApps 是可选的。

高级应用程序

每个 Azure Sphere 设备都有一个高级应用程序，该应用程序在 Azure Sphere OS 上运行，可以使用应用程序库。 高级应用程序可以：

  • 配置 Azure Sphere 外围设备并与之交互，例如通用输入/输出 (GPIO) 引脚、通用异步接收器/发射器 (UART) 和其他接口

  • 与 RTApps 通信

  • 与 Internet 和基于云的服务通信

  • 通过基于证书的身份验证与其他设备和服务的中转站信任关系

高级应用程序在普通世界用户模式下的容器中运行，如 什么是 Azure Sphere？中所述。 应用程序容器支持一部分 POSIX 环境和一组特定于 Azure Sphere OS 的应用程序库 (Applibs) 。 对可用于高级应用程序的库和函数进行了限制，以确保平台保持安全且可以轻松更新。 应用程序只能访问 Microsoft 提供的库和运行时服务;除了其他约束之外，直接文件 I/O 和 shell 访问均不可用。 开发环境 介绍了基本 API 集，并引入了支持特定于设备的功能的 Azure Sphere 应用程序库。

高级应用程序应持续运行，并在停止或失败时自动重启。

创建高级应用程序 提供了有关功能的详细信息。

支持实时的应用程序

除高级应用程序外，Azure Sphere 设备可能还具有一个或多个支持实时的应用程序。 RTApp 可以：

  • 配置集成到 Azure Sphere MCU 中的外围设备并与之交互，例如 GPIO 引脚和 UART
  • 与高级应用程序通信

RTApps 可以在裸机上运行，也可以通过实时操作系统 (RTOS) 运行。 GitHub 上的 Azure Sphere 示例存储库包括裸机 HelloWorld 示例 ，以及演示高级与 RTApps 之间 核心间通信 的示例。 GitHub 上的 Azure 示例存储库包含一个示例，演示如何 将 Azure Sphere 与 Azure RTOS 配合使用。

Azure Sphere 合作伙伴 MediaTek 和 Codethink 的 GitHub 上提供了面向 MT3620 芯片上的 M4 实时核心的 RTApps 的其他驱动程序和示例。

每个 RTApp 在特定 I/O 核心上独立运行，并且只能与高级应用程序通信;它无法使用 Internet、Azure Sphere applibs 或 Azure Sphere OS 的其他功能。

创建支持实时的应用程序 提供有关 RTApps 的功能和开发过程的详细信息。

所有应用程序通用的功能

尽管高级应用和 RTApps 之间存在显著差异，但所有 Azure Sphere 应用程序都有一些共同点。 可以使用 Visual Studio 或 Visual Studio Code，或使用 CLI 调用 CMake 和 Ninja 来开发、生成和调试这两种类型的应用程序。

此外，以下安全功能同时适用于高级和 RTApps：

应用程序功能

无论在何处运行，每个 Azure Sphere 应用程序都必须指定它所需的外部服务和接口（例如其 I/O 和网络要求），以防止任何未经授权的或意外使用。

应用程序功能 是应用程序所需的资源。 应用程序功能包括应用程序使用的外围设备、高级应用程序连接到的 Internet 主机以及更改网络配置的权限等。 每个应用程序都必须具有标识这些资源 的应用程序清单 。

设备功能

设备功能启用特定于设备的活动。 设备功能由 Azure Sphere 安全服务授予。 默认情况下，Azure Sphere 芯片没有设备功能。 有两种main类型的设备功能：appDevelopment 设备功能和 fieldServicing 设备功能。

appDevelopment 设备功能更改设备信任的签名类型。 默认情况下，Azure Sphere 设备信任生产签名的映像包，但不信任 SDK 签名的映像包。 因此，无法将 SDK 签名的映像包旁加载到没有此功能的 Azure Sphere 设备。 但是，当存在 appDevelopment 功能时，设备信任 SDK 签名的映像包。 此外，它还使你能够启动、停止、调试或删除设备中的应用程序。 总之，必须先在设备上提供应用程序开发功能，然后才能：

az sphere device enable-development 命令创建并应用 appDevelopment 功能，并阻止设备接收云应用程序更新。

fieldServicing 功能允许在处于 DeviceComplete 制造状态的设备上进行设备到计算机的通信。 使用此功能，可以旁加载生产签名的映像，但不能删除它们。 可以启动和停止应用程序，但不能调试它们。 还可以执行日常维护任务，例如配置 Wi-Fi。 它旨在用于 服务会话期间的短期使用，在此期间，每次操作都授予对设备的访问。

签名和部署要求

必须对部署到 Azure Sphere 设备的所有映像包进行签名。 Azure Sphere SDK 和 az sphere image-package 命令对映像包进行签名，以便使用 SDK 签名密钥进行测试。 仅当 appDevelopment 设备功能也存在时，Azure Sphere 设备才信任此密钥。

将映像包上传到云时，Azure Sphere 安全服务对映像包进行生产签名。 生产签名的映像包可以旁加载或从云加载。

为了防止安装恶意软件，只需通过两种方式即可在 Azure Sphere 设备上加载应用程序：

  • 旁加载，可用于软件开发和测试，以及设备的现场服务。 软件开发和测试的旁加载需要 appDevelopment 设备功能。 为现场服务旁加载需要 fieldServicing 设备功能和生产签名的映像包。 Visual Studio 和 Visual Studio Code在开发和调试期间旁加载应用程序;还可以使用 Azure CLI 手动旁加载应用程序。

  • 云更新，只能由 Azure Sphere 安全服务执行。 使用 Azure CLI 创建和管理云部署。

合作伙伴应用程序

协同工作的应用程序可以被视为 合作伙伴应用程序 ，然后可以单独旁加载。 旁加载具有合作伙伴的应用程序时，合作伙伴应用程序将保留在 Azure Sphere 设备上（如果已部署）。 每个应用程序在其项目配置中声明其合作伙伴的列表。

若要将合作伙伴添加到 CMake 项目配置，请在 launch.vs.json 或 .vscode/launch.json 文件的“配置”部分的 partnerComponents 字段中指定合作伙伴应用的组件 ID：

"partnerComponents": [ "25025d2c-66da-4448-bae1-ac26fcdd3627" ]

相互通信的高级应用和 RTApp 必须标识为合作伙伴。 Azure Sphere 不支持高级应用对或 RTApps 对之间的通信。