Tworzenie oprogramowania wbudowanego w pigułce: języki, umiejętności, przypadki użycia

Programowanie wbudowane to interesująca dziedzina tworzenia oprogramowania, która pojawiła się w celu obsługi urządzeń IoT. Firmy zatrudniają agencje oferujące usługi inżynierii oprogramowania wbudowanego do pisania języków programowania niskiego poziomu, które mogą działać na małych urządzeniach o ograniczonej mocy obliczeniowej i pamięci, takich jak jednostki sterujące silników samochodowych, inteligentne lodówki i drukarki. Oprogramowanie jest wbudowane w urządzenie i bezproblemowo współpracuje ze sprzętem, nawet przy ograniczeniach w czasie rzeczywistym.

Co to jest tworzenie oprogramowania wbudowanego?

Rozwój wbudowanego oprogramowania to proces projektowania, rozwijania, testowania i utrzymywania oprogramowania używanego w urządzeniach i systemach o określonej funkcji, np. telefonie komórkowym, inteligentnej pralce lub kamerze bezpieczeństwa.

Rozwój oprogramowania wbudowanego to wielodyscyplinarny proces, w który zaangażowani są inżynierowie oprogramowania i sprzętu, kierownicy produktów i projektów oraz zespoły ds. zapewniania jakości.

Firmy świadczące usługi tworzenia oprogramowania wbudowanego zwykle stosują rygorystyczny proces realizacji swoich projektów:

• Analiza wymagań: Na początkowych etapach projektu zespół przeanalizuje wymagania urządzenia, aby określić projekt i architekturę oprogramowania, które należy zastosować.
• Projekt: Po analizie wymagań zespół rozpocznie projektowanie systemu, w tym ogólną architekturę.
• Implementacja: Na tym etapie zespół programistów napisze kod przy użyciu odpowiednich języków programowania.
• Testowanie: Ta faza obejmuje testy jednostkowe, integracyjne i systemowe, aby upewnić się, że oprogramowanie działa tak, jak powinno.
• Wdrażanie: na końcowych etapach oprogramowanie jest wdrażane na urządzeniu. Zespół stworzy obraz oprogramowania układowego, skonfiguruje system i przeprowadzi końcowe testy.
• Konserwacja: oprogramowanie będzie konserwowane i debugowane w miarę upływu czasu, aby zapewnić jego prawidłowe działanie w miarę upływu czasu.

Jakie języki programowania musisz znać, aby pracować w programowaniu wbudowanym?

Istnieje kilka języków programowania używanych w tworzeniu oprogramowania wbudowanego, w zależności od konkretnej aplikacji oraz kontrolowanego urządzenia i systemu.

Niektóre z popularnych języków programowania to:

• C jest popularnym językiem używanym w systemach wbudowanych, ponieważ umożliwia precyzyjną kontrolę sprzętu i jest niezwykle wszechstronny.
• C++ jest rozszerzeniem C. Dodaje funkcje programowania obiektowego i może być używany w bardziej złożonym oprogramowaniu.
• Asembler jest używany w określonej architekturze, np. x86 lub ARM. Jest często używany w systemach wymagających ścisłej kontroli nad sprzętem i szybkiego wykonywania kodu.
• Python to język programowania wysokiego poziomu, który jest łatwy do nauczenia się i używania. Programiści używają języka Python do pisania skryptów sterujących systemami wbudowanymi.

Mogą również używać języków takich jak Ada, Rust, Go i Swift, w zależności od urządzenia, systemu, środowiska programistycznego i preferencji samego zespołu programistów.

Jakie są popularne przypadki użycia oprogramowania wbudowanego?

Oprogramowanie wbudowane jest używane w wielu branżach. Sektor motoryzacyjny wykorzystuje oprogramowanie wbudowane w systemy takie jak zarządzanie silnikiem, infotainment czy sterowanie skrzynią biegów.

Wbudowana technologia jest często spotykana w urządzeniach konsumenckich, takich jak smartfony, smartwatche i tablety, gdzie kontroluje interfejs użytkownika, zarządza zużyciem energii i przetwarza dane zebrane z czujników. Możesz również znaleźć wbudowane technologie w systemach przemysłowych, takich jak roboty produkcyjne i linie montażowe, lub w urządzeniach medycznych, takich jak monitory poziomu glukozy we krwi i wentylatory.

W domu oprogramowanie służy do sterowania urządzeniami IoT, takimi jak inteligentne termostaty i kamery bezpieczeństwa, a także urządzeniami gospodarstwa domowego podłączonymi do Internetu. Oprogramowanie wbudowane można również znaleźć w routerach, modemach i sprzęcie sieciowym. Wraz z rozwojem technologii przypadki użycia będą się rozszerzać.

Co robi inżynier oprogramowania wbudowanego?

Inżynierowie oprogramowania odpowiedzialni za tę technologię muszą projektować, rozwijać i utrzymywać oprogramowanie służące do sterowania określonymi urządzeniami i systemami. Muszą ściśle współpracować z innymi zespołami, w tym inżynierami sprzętu, aby zapewnić, że oprogramowanie i system mogą ze sobą współpracować i działać poprawnie.

Oprócz analizy wymagań, projektowania i kodowania inżynierowie ci muszą zoptymalizować oprogramowanie, aby poprawić wydajność i zmniejszyć zużycie pamięci. Będą również utrzymywać, aktualizować i naprawiać błędy oraz dodawać nowe funkcje do oprogramowania w miarę upływu czasu.

Inżynierowie są również zobowiązani do dokumentowania oprogramowania, w tym dokumentacji projektowej i instrukcji obsługi, w miarę ich postępu oraz do bycia na bieżąco z trendami branżowymi i pojawiającymi się technologiami.

Inżynierowie osadzeni często noszą wiele czapek, ponieważ muszą testować, weryfikować, debugować i ulepszać opracowywane przez siebie oprogramowanie. Wielu będzie również potrzebować umiejętności zarządzania zespołem i projektami, aby wykonywać swoje obowiązki.

Jakich umiejętności potrzebują inżynierowie oprogramowania wbudowanego?

Inżynierowie osadzeni potrzebują więcej umiejętności interpersonalnych niż przeciętni ze względu na wspólny charakter ich pracy, a także specyficzne umiejętności techniczne.

Zatrudniając inżynierów, szukaj programistów z dobrą znajomością języków programowania i umiejętnością pisania wydajnego, dobrze ustrukturyzowanego kodu przy użyciu języków takich jak C, C++ i asembler. Potrzebują doświadczenia w pracy z systemami wbudowanymi, znajomości komponentów sprzętu i oprogramowania oraz dogłębnego zrozumienia procesu projektowania i rozwoju, w tym korzystania z IDE lub zintegrowanych środowisk programistycznych, kompilatorów i debuggerów.

Powinni rozumieć systemy czasu rzeczywistego i umieć projektować i wdrażać oprogramowanie, które może sprostać ograniczeniom tych systemów. Potrzebują silnych umiejętności rozwiązywania problemów, ponieważ często będą musieli rozwiązywać problemy z oprogramowaniem i debugować je podczas wykonywania swoich obowiązków.

Deweloperzy muszą rozumieć protokoły komunikacyjne stosowane w systemach wbudowanych, takich jak TCP/IP, UART i SPI, oraz posiadać umiejętność tworzenia systemów sieciowych.

Muszą również dobrze rozumieć standardy i przepisy branżowe, w tym standardy bezpieczeństwa i ochrony, oraz mieć możliwość projektowania oprogramowania zgodnie z tymi wymaganiami. Podobnie jak wszyscy programiści, powinni być zaznajomieni z systemami kontroli wersji i metodologiami tworzenia oprogramowania, takimi jak Agile i Scrum.

Zatrudniając zespół, szukaj programistów, którzy potrafią skutecznie komunikować się z innymi członkami zespołu, pasować do kultury firmy i mogą wyjaśniać koncepcje techniczne interesariuszom nietechnicznym.

W większości przypadków wymagany będzie dyplom z inżynierii elektrycznej lub informatyki, a także odpowiednie doświadczenie zawodowe w projektowaniu systemów wbudowanych.

Końcowe przemyślenia

W miarę jak urządzenia stają się coraz inteligentniejsze, a liderzy branży wdrażają roboty i maszyny do automatyzacji procesów produkcyjnych, rozwój systemów wbudowanych nabiera coraz większego znaczenia.