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
  • 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).

Lernziele

• 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.

Zielgruppe

• 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.

Voraussetzungen

• Sie sollten über C-Programmierkenntnisse verfügen; Mikrocontroller-Grundkenntnisse sind von Vorteil