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Azure Sphere 应用程序概述

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重要

这是 Azure Sphere（旧版）文档。 Azure Sphere（旧版）将于 2027 年 9 月 27 日停用，用户此时必须迁移到 Azure Sphere（集成）。 使用位于 TOC 上方的版本选择器查看 Azure Sphere（集成）文档。

Azure Sphere 设备可运行两种类型的应用程序：

  • 高级应用程序在 Azure Sphere OS 上进行容器化
  • 支持实时的应用程序 (RTApp) 在裸机上运行，或者在实时核心的实时操作系统 (RTOS) 上运行

高级应用程序是每个 Azure Sphere 设备所必需的；而 RTApp 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，并且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 进行通信

  • 与 Internet 和基于云的服务沟通

  • 通过基于证书的身份验证来代理与其他设备和服务之间的信任关系

高级应用程序在普通环境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 POSIX 环境的子集和一组特定于 Azure Sphere OS 的应用程序库 (Applibs)。 高级应用程序可用的库和功能存在限制，以确保平台保持安全且可以轻松更新。 应用程序仅可访问 Microsoft 提供的库和运行时服务；其他约束包括不能直接访问文件 I/O 和 shell 等。 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。

高级应用程序应能持续运行，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

除高级应用程序之外，Azure Sphere 设备还可能具有一个或多个支持实时的应用程序。 RTApp 可实现以下功能：

  • 配置集成到 Azure Sphere MCU 的外围设备（例如 GPIO 引脚和 UART）并与之互动
  • 与高级应用程序进行通信

RTApp 可以在裸机上运行，也可以在实时操作系统 (RTOS) 上运行。 GitHub 上的 Azure Sphere 示例存储库包含裸机 HelloWorld 示例以及一个演示高级应用和 RTApp 之间的内核间通信的示例。 GitHub 上的 Azure 示例存储库包含一个示例，该示例演示了如何将 Azure Sphere 与 Azure RTOS 配合使用。

Azure Sphere 合作伙伴 MediaTek 和 Codethink 在 GitHub 上提供了其他驱动程序和示例，这些驱动程序和示例适用于以 MT3620 芯片上的 M4 实时核心为目标的 RTApp。

每个 RTApp 在特定 I/O 核心上独立运行，且只能与高级应用程序进行通信；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。

所有应用程序的通用功能

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

此外，以下安全功能适用于高级和 RTApp：

应用程序功能

每个 Azure Sphere 应用程序无论在何处运行，都必须指定其需要的外部服务和接口（例如，I/O 和网络要求），以防止任何未经授权或意外的使用。

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、高级应用程序所连接的 Internet 主机以及更改网络配置的权限等。 每个应用程序都必须有一个 标识这些资源的应用程序清单 。

设备功能

一种设备功能支持特定于设备的一项活动。 Azure Sphere 安全服务授予设备功能。 默认情况下，Azure Sphere 芯片不具有设备功能。 有两种主要类型的设备功能： appDevelopment 设备功能和 fieldServicing 设备功能。

appDevelopment 设备功能可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不具有此功能的 Azure Sphere 设备中。 但是，如果具备 appDevelopment 功能，则设备会信任 SDK 签名的映像包。 此外，通过此功能，还可以从设备启动、停止、调试或删除应用程序。 总之，设备上必须具备应用程序开发功能，才能执行以下操作：

  • 旁加载由 Visual Studio 或 azsphere image-package 命令生成的映像包。
  • 从 Azure Sphere 设备启动、停止、调试或删除映像包（无论映像包的签名方式如何）。

azsphere 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通信。 借助此功能，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，但不能对其进行调试。 还可以执行常规维护任务，例如配置 Wi-Fi。 它适用于在服务会话期间进行短期使用，在此期间，将按操作授予对设备的访问。

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 azsphere 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。 仅当还具备 appDevelopment 设备功能时，Azure Sphere 设备才会信任此密钥。

将映像包上传到云时，Azure Sphere 安全服务会生成签名映像包。 生产签名的映像包可通过云旁加载或加载。

为防止流氓软件的安装，仅可通过两种方式在 Azure Sphere 设备上加载应用程序：

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

  • 仅可由 Azure Sphere 安全服务执行云更新。 使用 Azure Sphere 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视为合作伙伴应用程序，之后可单独进行旁加载。 旁加载具有合作伙伴的应用程序时，如果合作伙伴应用程序已经部署，则它仍然位于 Azure Sphere 设备中。 每个应用程序在其项目配置中声明合作伙伴列表。

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 字段指定合作伙伴应用的组件 ID：

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

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