Qualität und Sicherheit
Qualität im Programmcode
Embedded-Software-Design und Patterns mit C - Live-Online-Training
Die heutigen Embedded-Systeme mit komplexen Mikrocontroller- und Prozessorarchitekturen enthalten immer mehr Software, die aber in immer kürzerer Zeit geplant und realisiert werden muss. Immer mehr Systemfunktionalität verlagert sich in die Software. In der Konsequenz muss die Software aus Architektur und Design entstehen. Die VHIT- (vom Hirn ins Terminal) Methode ist längst nicht mehr anwendbar. Stattdessen wenden Sie erfolgreiche Methoden für das Software-Design mit C-Programmierung an. Häufig sind Vorgaben zu erfüllen, in denen Normen und sicherheitskritische Aspekte berücksichtigt werden müssen. Echtzeitfähigkeit, Wiederverwendbarkeit, Anpassbarkeit an veränderte Rahmenbedingungen und leichte Lesbarkeit der Software spielen eine immer größere Rolle.
Sie lernen die für die Embedded-Softwareentwicklung wichtigen Programmierprinzipien und Design Patterns kennen und können diese in C programmieren und in Ihren Projekten anwenden.
Beherrschen Sie die objektorientierte Programmierung und Implementierung, auch von Zustandsautomaten in C, und machen Sie sich mit den Mechanismen eines Embedded-/Echtzeitbetriebssystems vertraut.
So sind Sie in der Lage, Hardware-Treiber, Interrupt-Konzepte und Callback-Strukturen in C umzusetzen.
Der Kurs Embedded-Software-Design und Patterns in C richtet sich an Programmierer, Software-Entwickler, Software-Designer und Software-Architekten, die C für Embedded-Software-Applikationen einsetzen.
Sie sollten über C-Programmierkenntnisse verfügen; Mikrocontroller-Grundkenntnisse sind von Vorteil
Themeneinleitung Embedded-Software-Design
- Definition Software-Design
- Einordnung in den gesamten Entwicklungsprozess
- Die Rolle des Software-Designers
Objektorientierung in C
- Klassen und Objekte
- Relationen: Dependency, Assoziation, Aggregation, Komposition, Vererbung
- Interfaces und virtuelle Funktionen
- Übung: Sie designen und implementieren Klassen sowie Objekte mit verschiedenen Relationen, führen diese auf einem Embedded-Target aus und testen sie. Mit jeder Übung wächst Schritt für Schritt eine Messgeräte-Applikation.
Ausgewählte Design-Prinzipien mit C umgesetzt
- DRY, KISS, Vorsicht vor Optimierungen
- SLA, SRP, Dependency Inversion
- Prinzip der geringsten Überraschungen
- Open/Closed-Prinzip, Law of Demeter, YAGNI
- Source-Code-Konventionen, MISRA
Ausgewählte Design Patterns
- Softwarearchitektur-Pattern: Layer, Blackboard, Pipes and Filters, Client Server, Model View Controller (MVC), Microkernel
- Softwaredesign-Pattern: Builder/Manager, Facade, Strategy
- Hardwarezugriff-Pattern: HW Proxy, HW Adapter, Mediator, Observer, Debouncing, Interrupt, Polling
- Safety and Reliability, One's Complement, CRC, Smart Data, Channel, Protected Single Channel, Multi-Channel (Dual, Triple), Sanity Check, Monitor-Actuator
- Übung: Sie wenden in der Messgeräte-Applikation die o.a. Patterns teilweise an
Zustandsautomaten
- Entwurf
- Implementierungsvarianten: Switch-Case, Tabelle, State-Pattern
- Übung: Sie designen und implementieren den objektorientierten Zustandsautomaten der Messgeräte-Applikation
Betriebssystem
- Mechanismen in der Übersicht: Task-Management, Scheduler, Synchronisation, Kommunikation, Ressourcen-Managament, Zeit-Management, Interrupt-Management, Speichermanagement
- Praxisbeispiel: Anwendungen der Mechanismen in der Messgeräte-Applikation
Callback-Strukturen
- Kommunikation zwischen Architekturelementen
- Designregeln
- Synchron, asynchron
- Callback-Struktur prozedural und objektorientiert
- Callback-Struktur mit und ohne Betriebssystem
- Variationsmöglichkeiten
- Qualitativ hochwertige Software-Architektur mit Callback-Strukturen
- Übung: Sie designen und implementieren eine objektorientierte Callback-Struktur in der Messgeräte-Applikation.
Hardware-Treiberkonzepte und Interrupts
- Architekturrichtlinien
- Software Layer Pattern
- Praxisbeispiele von Softwareschichten-Architekturen
- Objektorientierte Treiberkonzepte
- Interrupt-Handling
- Praxistipps: Standards und Quellen zu Treiberkonzepten
- Übung: Sie designen und implementieren einen Treiber und den dazugehörigen Treiberzugriff in der Messgeräte-Applikation.
Ausgewählte Refactorings in C
- Randbedingungen für erfolgreiches Refactoring
- Kleine und große Schritte
- Smells
- Refactoring Patterns
Praktische Übungen
- Für die durchgängige Übung (Messgeräte-Applikation) verwenden Sie das Arm Keil MDK (Microcontroller Development Kit) zusammen mit einer realen Hardware, basierend auf einem Arm Cortex™-M7 Mikrocontroller.
MicroConsult PLUS:
- Sie erhalten von uns Ihre Übungsverzeichnisse und Lösungsbeispiele für alle Übungsaufgaben.
- Sie erhalten alle C-Beispiele und UML-Modelle in elektronischer Form und können diese sehr einfach für Ihr Entwicklungsenvironment anpassen.
- Ferner erhalten Sie eine Tool- und Software-Komponentenübersicht für die Entwicklung von Embedded-Software.
- Sie bekommen zudem die Notationsübersicht für UML (Unified Modeling Language).
Präsenz-Training - Deutsch
Live-Online - Englisch
Präsenz-Training - Englisch
Embedded-Software-Design und Patterns mit C - Live-Online-Training
Inhalt
Themeneinleitung Embedded-Software-Design
- Definition Software-Design
- Einordnung in den gesamten Entwicklungsprozess
- Die Rolle des Software-Designers
Objektorientierung in C
- Klassen und Objekte
- Relationen: Dependency, Assoziation, Aggregation, Komposition, Vererbung
- Interfaces und virtuelle Funktionen
- Übung: Sie designen und implementieren Klassen sowie Objekte mit verschiedenen Relationen, führen diese auf einem Embedded-Target aus und testen sie. Mit jeder Übung wächst Schritt für Schritt eine Messgeräte-Applikation.
Ausgewählte Design-Prinzipien mit C umgesetzt
- DRY, KISS, Vorsicht vor Optimierungen
- SLA, SRP, Dependency Inversion
- Prinzip der geringsten Überraschungen
- Open/Closed-Prinzip, Law of Demeter, YAGNI
- Source-Code-Konventionen, MISRA
Ausgewählte Design Patterns
- Softwarearchitektur-Pattern: Layer, Blackboard, Pipes and Filters, Client Server, Model View Controller (MVC), Microkernel
- Softwaredesign-Pattern: Builder/Manager, Facade, Strategy
- Hardwarezugriff-Pattern: HW Proxy, HW Adapter, Mediator, Observer, Debouncing, Interrupt, Polling
- Safety and Reliability, One's Complement, CRC, Smart Data, Channel, Protected Single Channel, Multi-Channel (Dual, Triple), Sanity Check, Monitor-Actuator
- Übung: Sie wenden in der Messgeräte-Applikation die o.a. Patterns teilweise an
Zustandsautomaten
- Entwurf
- Implementierungsvarianten: Switch-Case, Tabelle, State-Pattern
- Übung: Sie designen und implementieren den objektorientierten Zustandsautomaten der Messgeräte-Applikation
Betriebssystem
- Mechanismen in der Übersicht: Task-Management, Scheduler, Synchronisation, Kommunikation, Ressourcen-Managament, Zeit-Management, Interrupt-Management, Speichermanagement
- Praxisbeispiel: Anwendungen der Mechanismen in der Messgeräte-Applikation
Callback-Strukturen
- Kommunikation zwischen Architekturelementen
- Designregeln
- Synchron, asynchron
- Callback-Struktur prozedural und objektorientiert
- Callback-Struktur mit und ohne Betriebssystem
- Variationsmöglichkeiten
- Qualitativ hochwertige Software-Architektur mit Callback-Strukturen
- Übung: Sie designen und implementieren eine objektorientierte Callback-Struktur in der Messgeräte-Applikation.
Hardware-Treiberkonzepte und Interrupts
- Architekturrichtlinien
- Software Layer Pattern
- Praxisbeispiele von Softwareschichten-Architekturen
- Objektorientierte Treiberkonzepte
- Interrupt-Handling
- Praxistipps: Standards und Quellen zu Treiberkonzepten
- Übung: Sie designen und implementieren einen Treiber und den dazugehörigen Treiberzugriff in der Messgeräte-Applikation.
Ausgewählte Refactorings in C
- Randbedingungen für erfolgreiches Refactoring
- Kleine und große Schritte
- Smells
- Refactoring Patterns
Praktische Übungen
- Für die durchgängige Übung (Messgeräte-Applikation) verwenden Sie das Arm Keil MDK (Microcontroller Development Kit) zusammen mit einer realen Hardware, basierend auf einem Arm Cortex™-M7 Mikrocontroller.
MicroConsult PLUS:
- Sie erhalten von uns Ihre Übungsverzeichnisse und Lösungsbeispiele für alle Übungsaufgaben.
- Sie erhalten alle C-Beispiele und UML-Modelle in elektronischer Form und können diese sehr einfach für Ihr Entwicklungsenvironment anpassen.
- Ferner erhalten Sie eine Tool- und Software-Komponentenübersicht für die Entwicklung von Embedded-Software.
- Sie bekommen zudem die Notationsübersicht für UML (Unified Modeling Language).