成功開(kāi)發(fā)和推出嵌入式系統(tǒng)需要各種工程學(xué)科的廣泛技能。每個(gè)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)都需要八個(gè)不同的軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的知識(shí)。開(kāi)發(fā)人員對(duì)嵌入式軟件這八個(gè)支柱的掌握程度將直接影響開(kāi)發(fā)成本、代碼可擴(kuò)展性和系統(tǒng)穩(wěn)健性等關(guān)鍵開(kāi)發(fā)指標(biāo)。
讓我們來(lái)看看每個(gè)支柱及其在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中的作用。
支柱 #1 –架構(gòu)
軟件架構(gòu)是應(yīng)用程序的藍(lán)圖。經(jīng)過(guò)深思熟慮的藍(lán)圖可以讓開(kāi)發(fā)人員對(duì)主要軟件組件、它們之間如何交互以及它們的環(huán)境有重要的了解。該架構(gòu)應(yīng)該提供可擴(kuò)展性，并使團(tuán)隊(duì)成員了解正在構(gòu)建的系統(tǒng)。
缺乏軟件架構(gòu)就像建造一座建筑物，但事先不知道它有多高、有多少層，甚至不知道建筑物將占用的總體面積。正如人們所想象的那樣，建造這樣一座建筑在開(kāi)始之前就注定會(huì)失敗。現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì)的第二個(gè)十年了，我仍然遇到太多的團(tuán)隊(duì)不了解軟件架構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)，甚至不使用它們的用途。
支柱 #2 –代碼分析
開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)不僅僅是盡快編寫(xiě)代碼。許多系統(tǒng)需要健壯，并且必須在用戶看來(lái)沒(méi)有錯(cuò)誤(即使實(shí)際上不存在無(wú)錯(cuò)誤的系統(tǒng))。為了在開(kāi)發(fā)中實(shí)現(xiàn)這些屬性，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員需要了解現(xiàn)代代碼分析技術(shù)。靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和最壞情況堆棧分析等技術(shù)只是有用技術(shù)的幾個(gè)示例，但只是分析的冰山一角。團(tuán)隊(duì)分析代碼、發(fā)現(xiàn)缺陷和錯(cuò)誤以及揭露不合規(guī)之處的能力可以幫助確保用戶安全并影響公司品牌。
支柱 #3 –調(diào)試
當(dāng)今嵌入式軟件團(tuán)隊(duì)面臨的最大挑戰(zhàn)是調(diào)試他們的系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)每年都變得越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)越復(fù)雜，調(diào)試就越困難、耗時(shí)且昂貴。為了最大限度地減少調(diào)試，開(kāi)發(fā)人員需要精通實(shí)時(shí)跟蹤等現(xiàn)代調(diào)試技術(shù)。更少的調(diào)試時(shí)間意味著有更多的時(shí)間來(lái)添加創(chuàng)新的產(chǎn)品功能。
支柱 #4 –文檔
開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，文檔是不可避免的禍害。如果沒(méi)有一些描述正在構(gòu)建的內(nèi)容的基本需求定義，就無(wú)法構(gòu)建系統(tǒng)。同樣，如果沒(méi)有詳細(xì)記錄的代碼庫(kù)，開(kāi)發(fā)人員就無(wú)法正確維護(hù)代碼。如果回歸測(cè)試沒(méi)有測(cè)試有效的產(chǎn)品功能，那么它們就毫無(wú)用處。如果團(tuán)隊(duì)不具備該領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，那么文檔的開(kāi)發(fā)成本可能會(huì)很高，并且需要花費(fèi)寶貴的時(shí)間，因此掌握文檔可以幫助降低項(xiàng)目的總擁有成本。
支柱 #5 –編程語(yǔ)言技能
并非所有編程語(yǔ)言都是平等的。不止一種語(yǔ)言可以完成這項(xiàng)工作，例如 C、C++、Python、Ada 或其他語(yǔ)言，因此如果不深入了解一種語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)人員可能會(huì)遇到麻煩。例如，某些 C 編程語(yǔ)言區(qū)域具有不明確的定義，使用兩個(gè)不同的編譯器進(jìn)行編譯可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)不同的結(jié)果。同樣，某些結(jié)構(gòu)快速且高效，而另一些結(jié)構(gòu)則使代碼變得臃腫并減慢速度。如果開(kāi)發(fā)人員不了解這些問(wèn)題領(lǐng)域，那么糟糕的事情注定會(huì)發(fā)生。
支柱 #6 –標(biāo)準(zhǔn)
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)發(fā)人員應(yīng)認(rèn)真遵循的關(guān)鍵支柱。標(biāo)準(zhǔn)通常包含開(kāi)發(fā)人員的見(jiàn)解和最佳實(shí)踐，而這些只能通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)。 MISRA、CERT 和 IEC 61508 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及其行業(yè)衍生品充滿了優(yōu)秀的工程實(shí)踐。開(kāi)發(fā)周期中開(kāi)發(fā)人員重新發(fā)明這些輪子的時(shí)間太少了。
支柱 #7 –測(cè)試
即使通過(guò)回歸測(cè)試來(lái)正確測(cè)試和驗(yàn)證軟件的能力對(duì)于開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)也是至關(guān)重要的。最近修復(fù)錯(cuò)誤的更改是否破壞了其他任何內(nèi)容?系統(tǒng)是否滿足要求?通過(guò)測(cè)試每個(gè)代碼分支是否都正確執(zhí)行?測(cè)試為開(kāi)發(fā)人員提供了顯著的舒適度，即系統(tǒng)在受控條件下按預(yù)期運(yùn)行。
支柱 #8 –工具
專業(yè)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員需要訪問(wèn)并應(yīng)該知道如何使用他們的行業(yè)工具。了解他們的工具和生態(tài)系統(tǒng)可以區(qū)分強(qiáng)大而完善的系統(tǒng)和不穩(wěn)定的業(yè)余產(chǎn)品。許多團(tuán)隊(duì)放棄了行業(yè)工具，聲稱數(shù)千美元的投資不在預(yù)算之內(nèi)。然而，針對(duì)正確的工作使用正確的工具，可以通過(guò)節(jié)省勞動(dòng)力十倍地支付該工具的費(fèi)用，并對(duì)上市時(shí)間產(chǎn)生巨大影響。
結(jié)論
掌握嵌入式軟件的這八個(gè)支柱的團(tuán)隊(duì)將在堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上構(gòu)建他們的軟件。我看到的大多數(shù)失敗的團(tuán)隊(duì)至少缺乏這些支柱之一的專業(yè)知識(shí)。為了確保成功，團(tuán)隊(duì)需要在每個(gè) 支柱上擁有專業(yè)知識(shí)，并使用嚴(yán)格的設(shè)計(jì)方法。
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