Что такое Embedded development

1. Embedded System Development

Что это такое? 
Как мы за полвека

Где это применяется? перешли от
электромагнетизма
до высокоуровневого
программирования
Антонян Олег AntLabs software development

2. Agenda

О себе

Главное слово - астракция

Собственно embedded systems

Демо!

Вопросы
45 минут на всё

3. О себе

2 года профессионально занимаюсь
разработкой электронных устройств и ПО для
них

Фриланс → маленькая компания

С 6 лет радиолюбитель

4. What is engineering?
Это целенаправленное применение науки

Phase 1 — Придумать новую технологию, закон,
материал, etc (учёные-теоретики)

Phase 2 — ??? (инженеры-практики)

Phase 3 — Profit!

5. Абстракция
Более 9000 абстракций...
“Машинные коды” АЛУ
АЛУ, концепция “вычисление”
Цифровая схемотехника
Электротехника, электрические цепи
Электромагнитизм, движение зарядов

6. “Закон дырявых абстракций”

The Law of Leaky Abstractions by Joel Spolsky

Как ненадёжные низшие уровни обеспечивают
надёжность высших и всегда ли это работает?

http://joelonsoftware.com/Articles/LeakyAbstractions.html

7. Wonder why we don't crash like computers?
Yale explains
by Ben Coxworth
http://www.gizmag.com/yale-scientists-compare-bacteria-to-linux/15037/

8. Что такое embedded system?

9. Причём тут школьная физика?

Разработка embedded устройств требует
знания электроники и низкоуровневого
программирования

Вы видите как запись битов в регистры
изменяет уровни напряжения на выводах
процессора

“То что нельзя сделать с помощью кода
приходится делать с помощью паяльника”

10. Ужасная терминология

Слово “embedded” как нельзя хуже подходит
для описания этой области

Согласно терминологии – веб-сервер в
датацентре – embedded system?

Деление на низкоуровневое и высокоуровневое
программирование как и деление на настольные
ПК и устройства управления кофеваркой –
условное

11. Так в чём же отличия?

Различные подходы к разработке

Различные инструменты

Различные предметные области

Real-time

12. Real time means right now!

Часто в устройствах на микроконтроллерах
используется подход “real time”

Гарантированный отклик на внешнее событие,
гарантированное время работы потока в RTOS

13. Инструменты разработки

На самом деле не такие они и разные

Доминирует язык C и Ассемблер, за ним C++,
кое-где приходит .NET micro framework и C#,
потихоньку наступает Java (недавно выпущена
бета-версия для STM32)

В более крупных системах на embedded
GNU/Linux или специальных RTOS в
принципе нет ограничений на
языки/фреймворки кроме аппаратных

14. Гиганты и малявки

Под крупными системами подразумеваются
устройства под управлением Linux или
аналогичных по “весовой категории” RTOS

Linux != RTOS, несмотря на существование
CONFIG_PREEMPT_RT

Пример популярной RTOS для
микроконтроллеров - FreeRTOS

15. FreeRTOS vs GNU/Linux

В ядре только простейший планировщик, IPC
(очереди, мьютексы и тд.), “выделятор”
динамической памяти

Без MMU нет виртуальной памяти

Доступ к периферии напрямую из процессов
(хотя на процессорах с MPU возможно
разделение на user и kernel space)

16. Пример
int main(void)
{
xTaskCreate(thread_func,”name", STACK_DEPTH, &params, PRIORITY, &handle)
vTaskStartScheduler();
/* will only get here if there was no memory to create the idle task */
return 1;
}
void thread_func(void *params)
{
while(1)
{
/*do stuff */
/* and sleep for 10 mS */
vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
}
}

17. Есть ли жизнь без ОС?

Ага. Большинство устройств на
микроконтроллерах не имеют ОС

Вся работа выполняется в одном бесконечном
цикле и прерываниях

Не нужно беспокоиться о thread-safety

Сложнее масштабировать, но для простых
устройств нет нужды использовать ОС

18. Пример
int main(void)
{
while(1)
{
if(some_flag)
{
do_some_stuff();
}
if(some_other_flag)
{
do_some_other_stuff();
}
/* here we can shut down CPU and wait for interrupt */
}
}

19. Демо!