Embedded-Software-Design und Patterns mit C

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™-M3 Mikrocontroller.

MicroConsult Plus

• Als Teilnehmer haben Sie die folgenden Möglichkeiten, um Ihre Übungen und die Lösungen aus dem Workshop mitzunehmen:
• Sie nehmen eine Kopie Ihrer Übungen und die von MicroConsult entwickelten Lösungen direkt auf einem von MicroConsult bereitgestellten kostenfreien USB-Stick mit, oder …
• Sie senden sich die Dateien selbst per E-Mail zu, oder …
• Sie erhalten auf Anfrage Zugriff auf die Dateien per Download.
• 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) im A3-Format.