Embedded taraqqiyoti: bu nima va muhandislar qaysi tillardan foydalanadilar

embedded rivojlanishi nimani anglatadi?

embedded tizimi ma'lum bir ishni bajarish uchun kattaroq qurilmaga o'rnatilgan kompyuterdir. U harorat sensorini o'qishi, avtomobil tormoz tizimini xavfsiz chegaralar ichida saqlashi, kir yuvish mashinasini boshqarishi yoki aqlli soatni telefonga ulashi mumkin. Kompyuter kichik hajmdagi xotiraga ega bo'lgan microcontroller yoki Linux bilan ishlaydigan kuchliroq protsessor bo'lishi mumkin.

Ushbu uskunada ishlaydigan dastur ko'pincha firmware deb ataladi. Oddiy veb-sayt yoki ish stoli ilovasidan farqli o'laroq, firmware ma'lum bir qurilmaning jismoniy chegaralari va xatti-harakatlari bilan ishlashi kerak: protsessor, xotira, sensorlar, motorlar, radiolar, batareya va vaqt talablari.

embedded kodi aslida nima qiladi?

Embedded ishlab chiquvchilari kirishlarni o'qiydigan va chiqishlarni boshqaradigan kod yozadilar. Termostat harorat sensori namunalarini oladi va isitishni yoqadi yoki o'chiradi. Fitnes-treker harakat va yurak urishi sensorlarini o‘qiydi, o‘lchovlarni qayta ishlaydi va natijalarni Bluetooth orqali yuboradi. Dvigatel boshqaruvchisi buyruqlarni qabul qiladi va tezlikni boshqarish uchun elektr signallarini sozlaydi.

Ish ko'pincha qurilma drayverlari, aloqa protokollari, ishga tushirish kodi, quvvatni boshqarish va xatolardan keyin xavfsiz tiklashni o'z ichiga oladi. Ishlab chiquvchilar, shuningdek, sensor uzilganda, quvvat o‘chganda yoki xabar kechikib kelganda tizim o‘zini qanday tutishini sinab ko‘rishadi. Jismoniy qurilmada kichik dasturiy ta'minot xatosi muzlatilgan ekran, zaryadsizlangan batareya yoki uskunaning oldindan aytib bo'lmaydigan tarzda ishlashini anglatishi mumkin.

C: microcontrollers uchun umumiy til

C firmware uchun keng tarqalgan tanlov bo'lib qolmoqda, chunki u ishlab chiquvchilarga ixcham dasturlarni ishlab chiqarishda xotira va apparat ustidan bevosita nazorat qilish imkonini beradi. Chip sotuvchilari odatda C kutubxonalari, misollar va qurilma SDK-larini taqdim etadilar, shuning uchun jamoalar protsessorni sozlash, registrni o‘qish yoki sensor bilan muloqot qilish uchun bir xil tildan foydalanishlari mumkin.

Bu nazorat mas'uliyat bilan birga keladi. Dasturchi xotirani ehtiyotkorlik bilan ishlatishi, chip hujjatlarini tushunishi va massivdan tashqarida yozish yoki vazifalar o'rtasida xavfsiz ma'lumotlarni almashish kabi xatolardan qochishi kerak. C platforma drayverlari va sotuvchi vositalari uning atrofida qurilgan bo‘lsa, shuningdek, taxmin qilinadigan o‘lcham va vaqt muhim bo‘lganda amaliy mos keladi.

C++: yirik firmware loyihalari uchun tuzilma

C++ C asosida sinflar, andozalar va kuchliroq turdagi abstraktsiyalar kabi xususiyatlarga ega. Bular firmware-ni qayta foydalanish mumkin bo'lgan komponentlarga ajratishga yordam beradi: sensor drayveri, aloqa qatlami yoki holat mashinasi har biri aniq interfeysga ega bo'lishi mumkin. Jamoalar C++ dan apparatga past darajadagi kirishdan voz kechmasdan foydalanishlari mumkin.

C++ loyiha ushbu abstraktsiyalardan foyda ko'rganda foydali bo'ladi, ammo ishlab chiquvchilar hali ham ularning kodlari qancha turishini bilishlari kerak. Ba'zi til va kutubxona xususiyatlari ikkilik hajmini oshirishi yoki dinamik xotiradan foydalanishi mumkin. Embedded guruhlari protsessor, xotira byudjeti, kodlash qoidalari va real vaqt talablariga mos keladigan xususiyatlarni tanlaydi.

Rust: past darajadagi boshqaruv bilan xotira xavfsizligi

Rust embedded dasturiy ta'minoti uchun ishlatiladi, bu erda jamoalar ko'plab umumiy xotira va parallel xatolarga qarshi kompilyatsiya vaqtini tekshirishni xohlashadi. U no_std muhitida to'liq standart kutubxonasiz ishlashi mumkin, bu esa operatsion tizimiga ega bo'lmagan yalang'och qurilmalarda muhim ahamiyatga ega. Rust hali ham apparatga to'g'ridan-to'g'ri kirish imkonini beradi, ammo maqsadli chip, kutubxonalar va asboblar zanjiri loyihani qo'llab-quvvatlashi kerak.

Rust C yoki C++ uchun avtomatik almashtirish emas. Ekotizim va sotuvchining yordami kengashga qarab farq qiladi va ba'zi loyihalar mavjud C kutubxonalari bilan birlashishi kerak. Xavfsizlik ustuvor bo'lganda va tanlangan uskunada Rust etuk qo'llab-quvvatlanishini hisobga olish kerak.

Python va MicroPython: qo'llab-quvvatlanadigan platalarda tezkor tajribalar

MicroPython qo'llab-quvvatlanadigan microcontrollers-ga ixcham Python ilovasini olib keladi. U prototiplarni, sinf loyihalarini va kichik avtomatlashtirish vazifalarini yozish va o'zgartirishni osonlashtirishi mumkin. Ishlab chiquvchilar ko'pincha har bir kichik tahrir uchun butun firmware ni qayta qurmasdan g'oyani tezda sinab ko'rishlari mumkin.

Savdo - bu resurslardan foydalanish va vaqt. Tarjimonga flash va RAM tillarida joy kerak va bajarilishi kompilyatsiya qilingan C yoki Rust ga qaraganda kamroq bashorat qilinishi mumkin. Aniq chegaralar taxta va firmware tuzilishiga bog'liq. Python kengash uni qo'llab-quvvatlasa va rivojlanish tezligi eng kichik maydon yoki qat'iy vaqtdan ko'ra muhimroq bo'lsa, yaxshi variant.

Assembler tili va apparat tavsifi tillari

Assambleya protsessor ko'rsatmalarini juda to'g'ridan-to'g'ri tasvirlaydi. Aksariyat firmware ilovalari yuqori darajadagi tillarda yozilgan, biroq yig'ish ishga tushirish tartiblarida, kontekstni almashtirishda yoki protsessor ko'rsatmalarini aniq nazorat qilishni talab qiladigan kichik bo'limlarda paydo bo'lishi mumkin. U protsessor arxitekturasi bilan chambarchas bog'langan va uni saqlash qiyinroq, shuning uchun u odatda tanlab ishlatiladi.

Verilog va VHDL bir-biridan farq qiladi: ular FPGA kabi ko'pincha dasturlashtiriladigan mantiqda raqamli apparat sxemalarini tasvirlaydi. Ular microcontroller da ishlaydigan firmware yozish uchun umumiy maqsadli tillar emas, biroq bitta mahsulot HDL da tavsiflangan ikkala uskunani ham, C, C++ yoki boshqa tilda yozilgan dasturiy taʼminotni ham oʻz ichiga olishi mumkin.

embedded loyihasi uchun tilni qanday tanlash mumkin

Haqiqiy qurilma va uning dasturiy ekotizimidan boshlang. Qaysi protsessor ishlatilganligini, uning sotuvchisi SDK nimani qo'llab-quvvatlashini, qancha RAM va flash mavjudligini, operatsion tizim mavjudligini va vaqt talablari qanchalik qat'iyligini tekshiring. Yakka holda jozibador ko'rinadigan til, agar platada ishonchli asboblar zanjiri yoki drayverni qo'llab-quvvatlamasa, yomon mos kelishi mumkin.

• Keng microcontroller qo‘llab-quvvatlashi, ixcham firmware va apparat vositalariga to‘g‘ridan-to‘g‘ri kirish markaziy bo‘lganida C ni tanlang.
• Kattaroq kod bazalari qayta foydalanish mumkin boʻlgan komponentlar va kuchliroq abstraksiyalardan foydalansa, C++ ni tanlang.
• Xotira xavfsizligi ustuvor bo'lsa va maqsadli platforma yaxshi qo'llab-quvvatlansa, Rust ni ko'rib chiqing.
• Tez takrorlash masalalari va resurs cheklovlari imkon berganda qo'llab-quvvatlanadigan kengashlar uchun MicroPython dan foydalaning.

Til embedded muhandisligining faqat bir qismidir

Embedded ishlab chiquvchilari, shuningdek, sxemalar, ma'lumotlar jadvallari, ishlab chiqish platalari, kompilyatorlar, tuzatuvchilar va sinov uskunalari bilan ishlaydi. Ular dasturiy ta'minotning haqiqiy signallar va komponentlar bilan o'zaro ta'sirini tushunishlari kerak. Kuchli embedded muhandisi apparatga mos keladigan tilni tanlaydi, so'ngra to'liq qurilma haqiqiy sharoitlarda xavfsiz va ishonchli ishlashini isbotlaydi.

Shunday qilib, kimdir "embedded ishlab chiquvchilari qaysi tildan foydalanadilar?", deb so'raganda, halol javob: bu qurilmaga bog'liq. C va C++ keng tarqalgan, Rust qo'llab-quvvatlash mavjud joylarda o'sib bormoqda va MicroPython tanlangan loyihalarni soddalashtirishi mumkin. Uskuna va dasturiy ta'minot javob berishi kerak bo'lgan cheklovlarni tushunish chuqurroq mahoratdir.