Introducción a la programación para dispositivos móviles

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Introducción a la programación para

dispositivos móviles

Introducción a la programación para

dispositivos móviles

Programación de Sistemas Empotrados y Móviles

(PSEM)

Marco A. Peña [email protected]

Una historia muy habitual…

¡¡¡AYUDA!!! ¡¡¡AYUDA!!!

(2)

Índice de contenidos

Generalidades

Tipos de dispositivos móviles

Sistemas operativos

Tipos de aplicaciones

Problemática de las aplicaciones móviles

Plataformas de desarrollo 3 “Estándares” Conclusiones Referencias

Índice de contenidos

Generalidades

Tipos de dispositivos móvilespos de d spos t os ó es

Sistemas operativos

Plataformas de desarrollo

“Estándares”

Conclusiones

(3)

Generalidades

Dispositivo móvil: “aquel que disfruta de autonomía de

movimiento y está libre de cableado” La autonomía es relativa:

z Dispone de una batería

z La batería necesita recargarse periódicamente, limitando la movilidad

La batería y el tamaño reducido limitan las prestaciones:

z Procesador más simple Menor cantidad de memoria

6

z Menor cantidad de memoria z Interfaces de usuario limitadas:

9Pantalla reducida, no hay teclado o es muy simple, pantalla táctil, menús gráficos, teclado virtual, reconocimiento de escritura, reconocimiento de voz, …

Generalidades

En consecuencia las aplicaciones para dispositivos móviles serán menos potentes que las de escritorio, “a priori”

f

Una gran baza para ganar en funcionalidad es la capacidad de comunicación de los dispositivos:

z La lógica “pesada” de las aplicaciones puede estar en un potente servidor remoto

Los inconvenientes:

z El dispositivo se encarece z Consume más energía

(4)

Generalidades

Conclusiones preliminares:

z Interfaz de las aplicaciones lo más simple posible

z Evitar la introducción de demasiada información desde el z Evitar la introducción de demasiada información desde el

dispositivo

z Estudiar cuidadosamente el diseño de la interfaz z Usar guías de estilo y recomendaciones al respecto

Ventajas de los dispositivos móviles:

z Movilidad ⇒ Potabilidad

8

z Acceso a información y servicios independientemente del lugar y el momento, gracias a la capacidad de comunicación

Índice de contenidos

Generalidades

Tipos de dispositivos móviles

pos de d spos t os

ó

es

Sistemas operativos

“Estándares”

Conclusiones

(5)

Tipos de dispositivos móviles

Teléfonos móviles

z GSM, GPRS, UMTS z SMS, WAP, WDL, … z SmartPhone

z …

Agendas electrónicas – Organizadores de bolsillo – PDAs

z PocketPC z PalmOS z … 11 Combinaciones de ambos z En un solo dispositivo

z Como dos dispositivos interconectados: infrarrojos, Bluetooth, … z …

Teléfonos móviles

Pros z Muy extendidos z Ligeros y transportablesg y p z Económicos

z Capacidad de comunicación innata

Contras

z Poca potencia de proceso z Poca memoria

z Capacidad de visualización li it d

limitada

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Organizadores de bolsillo (PDAs)

Pros z Visualización mejorada z Interacción avanzada 9Pantalla táctil –Reconocimiento de escritura –Teclado virtual

9Teclado QWERTYincorporado 9Reconocimiento de voz

z Mayor capacidad de proceso z Mayor memoria

13

z Mayor memoria

Contras

z Accesorios para comunicaciones

z Mayor tamaño y peso

Híbrido: PDA + teléfono móvil

Si vienes del mundo del PDA

z PDA + módulo de comunicaciones z HP Compaq, Toshiba, Palm, …p q

Si vienes del mundo del teléfono móvil

z Teléfono móvil con mayor capacidad de proceso e interacción

(7)

Híbrido: PDA + teléfono móvil

Emergente: plataformas Microsoft

z PocketPC Phone Edition z Smartphone

z Smartphone

z Basados en versiones de Windows CE con

funcionalidades adicionales z Look & Feel Windows

15

Otras alternativas

Expansión de un dispositivo mediante interfaces de comunicación

C

Conexión a redes o a otros equipos con acceso a redes

Varias alternativas:

z Cable conectado a un teléfono móvil z Modem

z Infrarrojosj z Bluetooth z WLAN (Wi-Fi)

(8)

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

Plataformas de desarrollo 18 “Estándares” Conclusiones Referencias

Palm OS

Primera versión para las Palm Pilot en 1996

Actualmente: Oracle, Nokia, Handspring, Symbol, Sony, …

Más del 50% de cuota de mercado (año 2001)

Más de 500 fabricantes y más de 90000 desarrolladores

Tecnología Grafitti de reconocimiento de escritura

Soporte a teclados, grabación de voz, cámaras, GSM, GPS, …

Muchas aplicaciones: PIM y seguridad (SSL) incluidas en el SOp y g ( )

Sincronización HotSync: Windows, Linux, …

Recursos típicos: 2-16 MB RAM, 2-16 MB ROM

(9)

Palm OS

20

Palm OS

(10)

Windows CE

Desarrollado a partir de Windows 95 y NT

Base para el desarrollo de versiones específicas: PocketPC, HandHeldPC SmartPhone AutoPC

HandHeldPC, SmartPhone, AutoPC, …

Actualmente soporta .NET, IE, Windows Media, DirectX, …

Desarrollo y depuración sobre PC

Rango de procesadores: Xscale, ARM, MIPS, SH, x86, …

Reconocimiento de escritura: natural y tipo graffiti

22 Aplicaciones compatibles Windows: Office, Outlook, …

Sincronización ActiveSync: Windows-Outlook, Linux-Evolution

Recursos típicos: 8-256 MB RAM, 8-32 MB ROM

Herramientas de desarrollo propietarias

Windows CE

(11)

Windows CE

24

Linux

Versiones reducidas del núcleo de Linux con adaptaciones

Orientado a laptops, PDAs, teléfonos móviles, wearables, …

Herramientas de desarrollo abiertas

Multitud de proyectos abiertos

Muchas aplicaciones migradas de escritorio: shells, ftp, …

Aplicaciones basadas en Java, Phyton, …

(12)

Linux

26

Linux

(13)

Symbian

Propiedad de: Ericsson, Nokia, Panasonic, Motorola, Psion, Samsung Electronics, Siemens y Sony Ericsson

O f G G

Orientado a teléfonos móviles: alta gama, 2.5G y 3G

Entorno multimedia de pequeño tamaño (200KB)

Aplicaciones sobre VM: Conforme a Java MIDP 2.0

Capa de aplicación en el SO con PIM y MMS incluidos

28 Capa de aplicación en el SO con PIM y MMS incluidos

Sincronización SyncML

Herramientas de desarrollo propietarias y abiertas

Symbian

(14)

Symbian

30

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

Tipos de aplicaciones

“Estándares”

Conclusiones

(15)

Aplicaciones Web móviles

Accesibles a través de un navegador: WAP, WML, cHTML, HTML, …

Aplicaciones interactivas dinámicas

Aplicaciones interactivas, dinámicas, …

Interfaz de usuario rica

Controles Web

Modelo de programación similar al de la Web

El dispositivo sólo se encarga de la interfaz

33 La lógica de procesamiento recae en un servidor remoto

Dispositivo siempre on-line para aplicaciones dinámicas

Aplicaciones autónomas (standalone)

La aplicación se instala en el dispositivo

Tanto la interfaz como la lógica de la aplicación se ejecutan en el dispositivo

el dispositivo

El dispositivo debe tener cierta capacidad de proceso: CPU y memoria

Cliente inteligente (Smart Client)

Mayor control del dispositivo

Modelo de programación similar al de escritorio

(16)

Aplicaciones de notificación

Envío y recepción de mensajes: noticias, chats, …

SMS, EMS, MMS, …

Interfaz de usuario muy simple

Arquitectura de las aplicaciones: publicar / subscribir

Pueden funcionar en casi cualquier dispositivo (e.g. pagers)

Es imprescindible que el dispositivo tenga capacidad de comunicación

35 Dispositivo siempre on-line

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

Problemática de las aplicaciones móviles

“Estándares”

Conclusiones

(17)

Aplicaciones Web móviles: navegador

Aplicaciones de sobremesa:

z Navegador bastante estandarizado: IE, Netscape, Mozilla, …

Dispositivos móviles:

z Múltiples plataformas z Múltiples navegadores

z Múltiples lenguajes de presentación:

9WML cHTML HTML

38

9WML, cHTML, HTML, …

z A menudo soluciones propietarias:

9Pocket IE, Sony-Ericsson, Nokia, Openwave, …

Aplicaciones móviles: pantalla

Aplicaciones de sobremesa:

z El tamaño y resolución de la pantalla está bastante estandarizado

Dispositivos móviles:

z Diferentes tamaños y resoluciones z Diferentes funcionalidades: táctil, etc. z Diferentes formas de interacción

9Teclado numérico 9Teclado QWERTY 9Teclado QWERTY 9Teclado virtual

(18)

Aplicaciones móviles: desarrollo

Desarrollo de aplicaciones standalone y de Web móvil tedioso:

z Diferentes versiones de un sitio Web para cada lenguaje de presentación

presentación

z Diferentes versiones de un sitio Web para cada dispositivo específico según sus capacidades

z A menudo un dispositivo sólo visualiza aplicaciones desarrolladas por su mismo fabricante

z El trabajo de los diseñadores y programadores se multiplica por el

ú d i

40

número de versiones

z Reutilización de código muy difícil

z El mantenimiento es costoso y propenso a errores e incoherencias

Aplicaciones móviles: desarrollo

El desarrollo de aplicaciones para Internet móvil es tedioso:

z ¿Cómo hacer que un sitio Web se visualice adecuadamente en un equipo de sobremesa y en un dispositivo móvil?

un equipo de sobremesa y en un dispositivo móvil?

z ¿Cómo crear servicios de Internet móvil que se visualicen adecuadamente en todos los dispositivos móviles?

z ¿Razón para el fracaso de ciertas tecnologías y plataformas?

9WAP/WML

9e-mociónde Movistar, y similares 9…

z ¿Y cuál es la razón para el éxito de esas mismas tecnologías?

(19)

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

Plataformas de desarrollo

43 “Estándares” Conclusiones Referencias

Desarrollo en escritorio

Forma más usual

“Igual” que el desarrollo para escritorio, sólo cambia la

( )

compilación (cross compilation)

(20)

Desarrollo en escritorio

Entornos integrados de desarrollo

45

Sun J2ME

Lenguaje de programación (Java) y plataforma de ejecución para dispositivos con poca capacidad de proceso

S C

Soporte desde tarjetas inteligentes hasta dispositivos casi PCs

Independiente del SO: Symbian, Linux, PalmOS, …

Aplicaciones standalone se ejecutan sobre una máquina virtual

z Independencia del sistema operativo y del hardware

z Diferentes VMs dependiendo de las capacidades del dispositivo

Aplicaciones Web móviles

z MIDlets: Versión adaptada de los applets de J2SE Soporte WAP/WML, HTML, etc.

(21)

Sun J2ME

Java 2 Micro Edition

J2ME J2SE J2EE ⇒ Tecnologías Java 2U U

47

Sun J2ME: Arquitectura

Perfiles: conjunto mínimo de APIs disponibles para un tipo de dispositivo

Configuraciones: requisitos mínimos de la máquina virtual y Configuraciones: requisitos mínimos de la máquina virtual y

clases que han de estar disponibles

Máquinas virtuales de Java

MIDP PDA

RMI Personal

Foundation

(22)

Sun J2ME: Máquinas virtuales

CVM (Compact Virtual Machine)

z TV set-top box, automoción, … z 2MB a 16+MB MIDP PDA RMI Personal Foundation CLDC CDC KVM CVM Sistema Operativo MIDP PDA RMI Personal Foundation CLDC CDC KVM CVM Sistema Operativo z Procesador de 16/32 bits

KVM (Kilo Virtual Machine)

z Teléfonos móviles, pagers, PDAs, … z 128KB a 1MB

z Procesador de 16 bits

49

Sun J2ME: Configuraciones

CDC (Connected Device Configuration)

z 2MB para plataforma Java z Conexión a red MIDP PDA RMI Personal Foundation CLDC CDC KVM CVM Sistema Operativo MIDP PDA RMI Personal Foundation CLDC CDC KVM CVM Sistema Operativo

z Puede tener un interfaz de usuario sofisticada z Usa la CVM

CLDC (Connected Limited Device Configuration)

z 160KB a 512KB para plataforma Java z Uso de baterías

z Conexión limitada a red (inalámbrica) z Interfaz de usuario limitada

(23)

Sun J2ME: Perfiles CLDC

PDAP (Personal Digital Assistant Profile)

z Extensión de CLDC y MIDP para aplicaciones PIM y sincronización con PCs y otros PDAs

P t ll í i 128 128 1bit MIDP PDA RMI Personal Foundation CLDC CDC KVM CVM Sistema Operativo MIDP PDA RMI Personal Foundation CLDC CDC KVM CVM Sistema Operativo

z Pantalla: mínimo 128x128 y 1bit

z Interfaz: apuntador (típicamente stylus) e introducción de texto

z Red: bidireccional, inalámbrica, intermitente y BW limitado

z Memoria: alrededor de 1MB total de ROM + RAM

z Alimentación: típicamente batería MIDP (Mobile Information Device Profile)

z Extensión de CLDC para dispositivos móviles de comunicación

51

p p

(datos y/o voz), pagers interactivos, PDAs de gama baja, … z Pantalla: mínimo 96x54 y 1bit

z Interfaz: teclado one-handed o two-handed, o pantalla táctil

z Red: bidireccional, inalámbrica, intermitente y BW limitado

z Memoria: 256KB ROM, 8KB+128KB RAM para el runtime

z Alimentación: típicamente batería

Sun J2ME: Herramientas de desarrollo

Java 2 SDK versión 1.3 o superior

J2ME Wireless Toolkit

Preferentemente entorno de desarrollo visual: SunONE, JBuilder (Mobile Set), HetBeans, …

(24)

Sun J2ME: Entorno Sun ONE

53

Microsoft .NET

Plataforma de ejecución (.NET Framework) multi-lenguaje (C#, VB, C++, J#, Smalltalk, Eiffel, …)

Aplicaciones standalone se ejecutan sobre una máquina virtual

z .NET Compact Framework

z Diferentes versiones dependiendo de las capacidades del dispositivo (PocketPC, Smartphone, otros)

z “Sólo” para sistemas operativos de Microsoft Aplicaciones Web móviles

Sobre ASP NET z Sobre ASP.NET

z Renderizado adaptativo: identifica el dispositivo y genera la presentación optimizada según:

9Lenguaje de presentación: HTML, WAP/WML, cHTML, … 9Tipo y dimensiones de la pantalla

(25)

Microsoft .NET

Common Language Specification Common Language Specification VB VB C++C++ C#C# JScriptJScript J#J# ADO.NET y XML ADO.NET y XML ASP.NET ASP.NET

Web Forms Web Services Web Forms Web Services

Windows Windows Forms Forms Common Language Specification Common Language Specification

V isual Studio. N V isual Studio. N 55 Sistema operativo Sistema operativo Common Language Runtime Common Language Runtime

Base Class Library Base Class Library

N ET N ET

Microsoft .NET

Visual Studio .NET Visual Studio .NET “S t D i E t i ” “S t D i E t i ”

Aplicaciones standalone Aplicaciones Web móviles Visual Studio .NET Visual Studio .NET “Mobile Internet Toolkit” “Mobile Internet Toolkit”

Pocket PC + Pocket PC + PPC Phone PPC Phone Edition Edition Microsoft Microsoft Smartphone Smartphone .NET .NET Compact Compact Framework Framework eVC eVC

“Smart Device Extensions” “Smart Device Extensions”

XML W b S i XML W b S i ASP.NET ASP.NET Mobile Mobile Controls Controls Desktop Desktop Controls Controls

“Mobile Internet Toolkit” “Mobile Internet Toolkit”

Smartphone Smartphone Otros Otros Dispositivos Dispositivos Windows CE Windows CE Framework Framework .NET Framework .NET Framework XML Web Services XML Web Services

(26)

Microsoft .NET: Compact Framework

Versión “ligera” del .NET Framework:

z Diseñado para dispositivos con recursos limitados

z Subconjunto de funcionalidades NET FrameworkNET Framework

z Subconjunto de funcionalidades

9PocketPC 9Smartphone

Ejecución segura en el dispositivo:

z JIT de alto rendimiento

z Experiencias de usuario: muy interactiva, offline y en red z Fácil consumo de servicios Web

.NET Compact .NET Compact Framework Framework (PocketPC) (PocketPC) C C .NET Framework .NET Framework (Escritorio) (Escritorio) 57

z Fácil consumo de servicios Web

Ajustable en tamaño y rendimiento

Compatibilidad estricta con el .NET Framework y VS.NET Lenguajes: VB.NET y C# .NET Compact .NET Compact Framework Framework (Smartphone) (Smartphone)

Microsoft .NET: Herramientas de desarrollo

.NET Framework

.NET Compact Framework

.NET SDK

Pocket PC and Smartphone SDKs

Preferentemente entorno de desarrollo visual: Visual Studio .NET y ASP.NET WebMatrix (en desuso)

Referencia principal:

(27)

Microsoft .NET: Visual Studio .NET

60

Otros entornos de desarrollo

La mayoría de entornos dan soporte a dispositivos móviles:

z Entornos para Java, Delphi, …

Algunos fabricantes de SOs también ofrecen herramientas

z Symbian: http://www.symbian.com/developer

9Emuladores, documentación y SDKs para Java, C++, BASIC, … 9Soportado por herramientas de: AppForge, Borland, Metrowerks,

Sun, Nokia, Ericsson, Texas Instruments, … 9Comunidad de software libre

z PalmSource: http://www.palmsource.com/developersp p p

9Emuladores, documentación y SDKs para Java, Pascal, C, C++, … 9Soportado por herramientas de: CodeWarrior, Palm, Sony,

(28)

Otros entornos de desarrollo

PDA Toolbox (http://www.pdatoolbox.com) : entorno RAD para PalmOS

S ( )

Hallogram Satellite Forms (http://www.hallogram.com) : entorno gráfico basado en Visual Basic para PalmOS y PocketPC 2002

ScoutBuilder (http://www.teraitech.com/Enterprise/scoutbuilder.htm) : entorno RAD y lenguaje basado en BASIC para PalmOS

CASL (http://www.casisoft.com) : entorno visual para PalmOS y

62

PocketPC

AppForge Mobile Visual Basic (http://www.appforge.com) : parche para Visual Basic. Ejecución interpretada.

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

“Estándares”

Conclusiones

(29)

WWW, HTTP y HTML

Web (WWW): red de ordenadores alrededor del mundo HTTP es HyperText Transfer Protocol :protocolo estándar de

comunicación en la Web

La información se almacena en documentos llamados páginas Web almacenadas en ordenadores llamados servidores Web

Los ordenadores que acceden a la información se llaman clientes

Web y usan un navegador Web

Un navegador obtiene una página mediante una petición HTTP que contiene la dirección (URL) de la página

65

( ) p g

La página contiene instrucciones llamadas tags HTML sobre cómo debe mostrarse

HTML es Hyper Text Markup Language

Estándares de Internet: World Wide Web Consortium (W3C)

XML

XML es EXtensible Markup Language

XML es un lenguaje de marcado parecido a HTML

XML no substituye a HTML

z XML se diseñó para modelar y describir datos, por eso los tags no están predefinidos

z HTML se diseñó para formatear y presentar datos

XML usa un Document Type Definition (DTD) o un XML

(30)

JavaScript

JavaScript no es Java

Es un lenguaje de programación ligero

Es interpretado, i.e. se ejecuta sin compilación previa

Diseñado para añadir interactividad a las páginas HTML

Suele ir incrustado en las páginas HTML

Soportado por la mayoría de navegadores

67

WAP

WAP es Wireless Application Protocol : protocolo estándar de la industria para mostrar contenidos en dispositivos

inalámbricos como teléfonos móviles inalámbricos, como teléfonos móviles

WAP hereda de otros estándares de Internet

WAP es un protocolo de comunicación de aplicaciones usado para el acceso a información y servicios mediante un micro navegador

WAP usa el lenguaje de marcado WML (no HTML)

(31)

WML

WML es Wireless Markup Language : un lenguaje de marcado derivado de HTML pero mucho más estricto

WML se usa para crear páginas Web que pueden viasualizarse

WML se usa para crear páginas Web que pueden viasualizarse en un navegador WAP

Las páginas Web en WML se denominan DECKS. Los DECKS constan de conjuntos de CARDS

WML usa WMLScript para ejecutar código (sencillo) en el cliente

69

cliente

WMLScript deriva de JavaScript, pero no se incrusta en las páginas WML

Un script WMLScript se compila previamente en bytecode y se referencia mediante una URL

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

“Estándares”

(32)

Conclusiones

Hay que programar aplicaciones que generen el lenguaje de presentación adecuado y optimizado para:

z El dispositivo z El dispositivo

z El sistema operativo z El navegador

Usar técnicas de programación que permitan aislar el interfaz de la lógica ⇒ orientación a objetos y multi-capa

Usar lenguajes modernos y entornos de integrados similares a

72

los de escritorio, con emuladores, etc.

J2ME y .NET van en la dirección adecuada

Índice de contenidos

Generalidades

Sistemas operativos

“Estándares”

Conclusiones

(33)

Referencias

Artículo: “La programación de Dispositivos de Cómputo Móviles”

http://www.seis.es/i_s/is40/programacion.htm Artículo: “.NET y la movilidad”

http://www.microsoft.com/latam/net/technical/mobility.asp Artículo: “Introducción a J2ME”

http://www.lpsz.org/articulos/introduccion_j2me.html Artículo: “Wi-Fi”

http://www.mundofree.com/juanpablo/xarxes/wifi.htm Sitio Web: Cátedra telefónica móviles (UPM)

http://www catedra tme etsit upm es

75 http://www.catedra-tme.etsit.upm.es

Sitio Web: Wap Forum

http://www.wapforum.com

Sitio Web: Glosario de terminología de comunicaciones móviles

http://www.symbian.com/technology/glossary.html

Referencias

Sitio Web: Diccionario de términos de Internet

http://www.webopedia.com Sitio Web: Palm Source

http://www.palmsource.com Sitios Web: Windows CE

http://www.microsoft.com/windowsmobile/default.mspxy

http://www.microsoft.com/windows/embedded/ce.net/default.asp Sitios Web: Linux - Qtopis

http://tuxmobil.org, http://www.trolltech.com/products/qtopia/index.htmly

http://www.linuxdevices.com http://www.linuxdevices.com Sitio Web: Symbian - UIQ

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Introducción a la programación para dispositivos móviles