作為嵌入式軟件工程師，很容易認(rèn)為產(chǎn)品的所有軟件都依賴于硬件。大多數(shù)嵌入式開發(fā)人員都希望立即獲得開發(fā)板并開始編寫軟件，這不一定是錯的，它只是熟悉，讓我們了解與硬件相關(guān)的復(fù)雜性和問題。但事實是，如果我們正確設(shè)計了應(yīng)用程序代碼，我們可以在沒有底層硬件的情況下模擬和測試大部分應(yīng)用程序代碼。，模擬和調(diào)試脫靶硬件更加高效和經(jīng)濟(jì)。 在今天的文章中，我們將探討成功模擬嵌入式軟件的三個技巧。
模擬嵌入式軟件技巧 #1 – 專注于業(yè)務(wù)邏輯
嵌入式開發(fā)人員需要認(rèn)識到，他們產(chǎn)品的業(yè)務(wù)邏輯，即區(qū)分他們產(chǎn)品的秘訣，可以編寫成獨(dú)立于硬件。無需目標(biāo)硬件即可在 PC 環(huán)境中模擬和測試與硬件無關(guān)的代碼。
開發(fā)人員不需要為他們的目標(biāo)交叉編譯業(yè)務(wù)邏輯，而是可以使用 GCC 或 g++ 編譯它。然后可以使用模擬輸入和輸出在計算機(jī)上執(zhí)行該應(yīng)用程序。仿真有助于顯著加快開發(fā)速度，并在硬件團(tuán)隊交付原型板之前證明這一點。
我通常發(fā)現(xiàn)這對于直接訪問 Linux 風(fēng)格終端的 Linux 和 Mac 開發(fā)人員來說更容易。 Windows 開發(fā)人員可能會發(fā)現(xiàn)他們需要安裝 Cygwin 或 Mingw，這兩者的設(shè)置都很簡單。然而，有傳言說新版本的 Windows 將很快，或者可能已經(jīng)發(fā)布，帶有基于 Linux 的終端。
模擬嵌入式軟件技巧 #2 – 明智地構(gòu)建軟件
前面我提到過設(shè)計合理的軟件可以在 PC 上進(jìn)行模擬或測試。 “設(shè)計合理”的軟件是一種軟件，其架構(gòu)旨在最大限度地減少依賴關(guān)系，并設(shè)計為具有獨(dú)立組件的靈活性。仔細(xì)的軟件架構(gòu)開發(fā)允許在集成到產(chǎn)品之前單獨(dú)測試組件和模塊。事實上，在 PC 上執(zhí)行大部分業(yè)務(wù)邏輯測試對我來說并不少見。 PC 環(huán)境使我們能夠快速測試輸入、輸出、繪圖數(shù)據(jù)，并測試難以達(dá)到目標(biāo)的極端情況。
通常情況下，嵌入式開發(fā)人員會在硬件上玩轉(zhuǎn)軟件數(shù)周，試圖找出可能導(dǎo)致問題的原因。 在這種情況下，團(tuán)隊正在賭博，希望在任何合理的時間內(nèi)找到解決方案。 由于軟件的設(shè)計和實現(xiàn)方式，我能夠提取算法，人們認(rèn)為它依賴于硬件，然后將其包裝在我在 PC 上執(zhí)行的測試代碼中。 然后我能夠繪制輸出并將其與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行比較。 這允許開發(fā)人員在受控和隔離的環(huán)境中對部分軟件執(zhí)行完整性檢查。 如果匹配，則算法集成到嵌入式處理器的方式存在問題。 如果不匹配，那么目標(biāo)實現(xiàn)可能需要一些調(diào)整。
模擬嵌入式軟件技巧 #3 – 利用 Matlab 等工具
Matlab 可以讓團(tuán)隊模擬狀態(tài)機(jī)、算法并深入研究系統(tǒng)的行為方式。事實上，在許多汽車和航空航天應(yīng)用中，團(tuán)隊甚至?xí)? Matlab 為他們生成嵌入式代碼，然后團(tuán)隊只需要維護(hù)他們的模型!將嵌入式代碼仿真與 Matlab 輸出進(jìn)行比較，然后提供詳細(xì)信息以顯示算法或嵌入式系統(tǒng)中是否存在問題。
模擬還可以幫助嵌入式開發(fā)人員了解整個系統(tǒng)。有時我們盲目地實現(xiàn)算法，卻沒有真正了解它們的工作原理、輸入的真正含義以及這些輸入的輸出應(yīng)該是什么樣子。有時我們可以僥幸逃脫，但如果出現(xiàn)問題，開發(fā)人員了解細(xì)節(jié)通常至關(guān)重要。模擬可以幫助解決這個問題，特別是如果包括所有旋鈕和刻度盤。開發(fā)人員可以增加參數(shù) A 并查看它如何更改輸出。然后可以調(diào)整參數(shù) B 等等，直到他們完全理解系統(tǒng)是如何工作的。在很多情況下，問題的關(guān)鍵不是算法，而是它與實時行為的交互。
嵌入式軟件開發(fā)人員不必依賴硬件即可完成工作。當(dāng)然，當(dāng)硬件可用時，它是很棒的，它可以讓開發(fā)人員通過硬件的障礙。 不過，歸根結(jié)底，可以模擬和測試許多算法和應(yīng)用程序特性。 事實上，這種模擬可以幫助證明系統(tǒng)正在以應(yīng)有的方式工作，或者幫助解決可能需要相當(dāng)長的調(diào)試時間的細(xì)微差別。嵌入式開發(fā)人員需要在他們的技巧包中添加off-target模擬，如果他們還沒有這樣做的話。