Die Firmware ist ein Flash-Speicherchip, auf dem bestimmte Software gespeichert ist, die die Funktionen eines eingebetteten Geräts steuert.
Entwicklung eingebetteter Firmware ist nichts anderes als Programmcode auf Hardware, der auf eingebetteten Elektronikkomponenten ausgeführt wird. Entwickler, die dies tun, verfügen über fundierte Kenntnisse über eingebettete Prozessoren und arbeiten eng mit Ingenieuren für eingebettete Hardware zusammen. Sie programmieren die eingebetteten Designs mithilfe der Codes. Firmware-Codes können die Funktionen vieler physischer Geräte steuern. FOTA bezieht sich auf die Möglichkeit, Hardware-Code drahtlos zu aktualisieren (Firmware Over the Air).
Die Entwicklung eingebetteter Systeme erfordert unterschiedliche Fähigkeiten
Um ein Experte für die Entwicklung eingebetteter Firmware zu werden, muss jeder Entwickler über fundierte theoretische und praktische Kenntnisse der Software- und Hardwarekomponenten verfügen. Fehlen ihm Kenntnisse in einem oder beiden Bereichen, verringern sich die Chancen, einen gut funktionierenden Code zu schreiben.
Um Ihnen eine Vorstellung zu geben: Zusätzlich zu den technischen Fähigkeiten sollte der Entwickler über diese drei Kernbegriffe verfügen:
- Verfügen Sie über fundierte Kenntnisse des gesamten eingebetteten Systems.
- Fundierte Kenntnisse über Hardware und Software.
- Erkennen Sie die strukturellen Einschränkungen des Systems.
Die technischen Fähigkeiten umfassen drei Komponenten: eingebettete Programmiersprachen, Echtzeitbetriebssysteme und Gerätetreiber. Um nur einige der wichtigsten Kriterien zu nennen:
- Programmierung in C und C++, MCUs und Mikroprozessoren
- Auf der Ebene des System-on-a-Chip (SoC) sollten Sie mit dem Betriebssystem Linux, dem Echtzeitbetriebssystem und der Softwareoptimierung vertraut sein.
- Debugging und Aktualisierung bestehender Codes.
- Umfassendes Verständnis von Datenstrukturen, der Programmiersprache Python und der Fähigkeit, Schaltpläne und Datenblätter zu verstehen.
- RISC-V-Befehlssatzarchitektur, Verständnis von Kommunikationsprotokollen
- Umfassende Kenntnisse der Internet der Dinge (IoT) und internetbasierte Technologien.
5 wesentliche Schritte der Entwicklung eingebetteter Firmware
Für Personen, die mit der Gesamtabwicklung der Entwicklung eingebetteter Firmware nicht vertraut sind, ist es ratsam, schrittweise vorzugehen. Auf diese Weise erhalten Sie eine segmentierte Strategie und können die komplexen Vorgänge aufteilen. Der gesamte Entwicklungsprozess eines IoT-Geräts ist in fünf Hauptsegmente unterteilt. Eine einfache Lektüre kann jegliche Unklarheiten beseitigen.
1) Die Anforderungen festlegen
Die Ermittlung der Prozessanforderungen ist immer der wichtigste Schritt. Sie müssen wissen, was Sie benötigen und, was noch wichtiger ist, warum Sie es benötigen. Bevor mit der Architektur begonnen wird, muss der Entwickler eine Liste der erforderlichen Komponenten erstellen. Der Identifizierungsmechanismus ist auch mit dem Nutzenaspekt verbunden.
Jede Anforderungsbeschreibung hat zwei Eigenschaften: Sie ist eindeutig und sie ist überprüfbar. Die Beschreibung muss genau, klar und prägnant sein. Die Überprüfung ist unerlässlich, da Sie ohne sie die Benutzerfreundlichkeit nicht verifizieren können. Es mag wie eine weit gefasste Phase erscheinen, aber sie ist der Kern jedes Entwicklungsprozesses für eingebettete Firmware.
2) Unterscheiden Sie zwischen Architektur und Design
Dieser Schritt sorgt für mehr Klarheit. Sie haben bereits erkannt, dass es sich um eine Software handelt und Hardware-ProzessAber es gibt immer etwas, das die beiden voneinander trennt. Wenn ein Entwickler zwischen den verschiedenen Ebenen der Firmware-Entwicklung verwirrt ist, wird die Aufgabe schwierig!
Architektur ist ein maßstabsgetreues Modell, das niemals Variablen oder Funktionen enthält. Die Architektur erklärt die dauerhaften Eigenschaften. Da sie schwer zu bearbeiten oder zu aktualisieren ist, muss der Entwickler sie zunächst verstehen und den Code entsprechend anpassen. Das Firmware-Design-Dokument hingegen geht ins Detail und enthält unter anderem die Aufgaben der Aktivitäten innerhalb der Gerätetreiber. Es enthält auch Informationen über die Schnittstellen des Subsystems.
3) Zeitmanagement
Die meisten Güter weisen eine Kombination aus hohen, weichen und nicht-echtzeitbezogenen Anforderungen auf. Weiche Echtzeitanforderungen sind äußerst schwer zu beschreiben, und die einfachste Methode, sie zu verwalten, besteht darin, sie als harte Echtzeitanforderungen zu betrachten. Zu dieser Stufe gehört auch die Forderung nach Pünktlichkeit.
Es ist aus zwei Gründen entscheidend, die Echtzeitfunktionalität vom Rest der Software zu trennen:
- Vereinfachung des Designs und des Betriebs von Nicht-Echtzeit-Software, da selbst bei Verwendung von Codes unerfahrener Programmierer keine Sicherheitsbedenken bestehen.
- Der Aufwand für die Durchführung einer RMA- oder Rate-Monotonic-Analyse wird verringert, indem ISRs von Jobs mit hoher Priorität isoliert werden.
4) Testdesign
Der folgende Schritt ist entscheidend. Er umfasst mehrere Bewertungsverfahren, um festzustellen, ob das gesamte System funktioniert. Drei der am häufigsten verwendeten Testverfahren sind die folgenden:
Systemtest: Er stellt sicher, dass das gesamte Produkt den Spezifikationen entspricht. Im Allgemeinen fällt diese Prüfung nicht in den Zuständigkeitsbereich der Ingenieure, obwohl sie in den von ihnen entwickelten Testrahmen passt.
Integrationstest: Er stellt sicher, dass die miteinander verbundenen Subsysteme der Architektur wie vorgesehen interagieren. Er überprüft, ob die Ausgabe korrekt ist. Diese Tests werden oft am besten von einer Testgruppe oder einem Softwareentwickler durchgeführt.
Unit-Test: Dabei werden einzelne Softwarekomponenten überprüft, um festzustellen, ob sie auf der mittleren Design-Ebene korrekt funktionieren. Die idealen Personen für die Entwicklung dieser Tests sind diejenigen, die den zu testenden Code schreiben.
5) Pläne personalisieren
In dieser Phase geht es um die Verwaltung der Anpassungsfunktionen. Dieser Schritt ist für die Implementierung oder das Vornehmen von Änderungen von entscheidender Bedeutung. Mit einer gut durchdachten Architektur lässt sich Vielfalt einfach handhaben. Das Ziel besteht darin, die neuen Anpassungen funktionsfähig zu machen, ohne die ursprüngliche Funktionalität zu beeinträchtigen.
Tipps zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses für eingebettete Firmware
- Auf der Suche nach neuen und verbesserten Wegen für Innovation und Weiterentwicklung. Der wichtigste Aspekt ist immer die Verbesserung.
- Entwicklung einer Strategie zur Verbesserung der Fähigkeiten durch das Studium neuer Methoden zur Entwicklung eingebetteter Firmware.
- Beginnen Sie mit der Nutzung einer Plattform und segmentieren Sie die Arbeitslast sorgfältig.
- Erstellen Sie Code, der zur Zeitverwaltung wiederverwendet werden kann. Dies trägt zu einem höheren ROI bei.
Fazit
Damit sollten die meisten Ihrer Fragen zur Entwicklung eingebetteter Firmware geklärt sein. Nach der Lektüre dieses Artikels sollten Sie ein allgemeines Verständnis davon haben, was eingebettete Firmware ist, wie sie funktioniert und welche weiteren Aspekte damit verbunden sind. Aufgrund unserer umfangreichen Erfahrung im Bereich IoT bietet Monarch Innovation Entwicklung eingebetteter IoT-Lösungen und ist auf schnelle IoT-Prototypen spezialisiert. Möchten Sie ein IoT-Produkt entwickeln? Zögern Sie nicht, Nehmen Sie Kontakt mit uns auf.
