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硬件的软件化解决方案

硬件的软件化解决方案-在过去两个世纪,硬件编程已取得了巨大进步,19世纪早期发明的提花织机系统可以被看作是第一个工业规模的硬件编程案例。工程师们通过使用一连串的打孔卡片系统来设置他们想要编织的图案(参见图1)。这一发明使发明家JosephMarieJacquard成为纺织业的知名人物,并展示了硬件编程取得很大进展。如今,他的名字已成为他在织布机上制作出的织物类型的代称。 图1.提花织机使用一系列打孔卡片来简化制造具有复杂图案的纺织品,如锦缎、绫和马特拉塞

在曩昔两个世纪,硬件编程已取得了巨大进步,19世纪前期创造的提花织机体系能够被看作是第一个工业规划的硬件编程事例。工程师们通过运用一连串的打孔卡片体系来设置他们想要织造的图画(参见图1)。这一创造使创造家JosephMarieJacquard成为纺织业的闻名人物,并展现了硬件编程取得很大开展。现在,他的姓名已成为他在织布机上制作出的织物类型的代称。

图1.提花织机运用一系列打孔卡片来简化制作具有杂乱图画的纺织品,如锦缎、绫和马特拉塞提花织物

近200年见证了向更可编程硬件开展的趋势。机械主动化首要转型为可编程,随后转向机械电子和电子逻辑,最后由微操控器、微处理器和软件完结了嵌入式操控。今日,各种机器和设备的可编程性取决于不同的运用和工作,包括从彻底不行编程的固定功用设备到彻底可编程和可晋级的设备,如智能手机等。

传统的可编程硬件规划办法很大程度上沿用了工程规划办法,在某种程度上,嵌入式设备是在模仿曩昔运用机械或机电办法完结的作业。共用外表便是一个很好的比如:起先,电表简略代替了机械外表,运用LCD显示器代替印着号码的转轮以优化本钱和进步可靠性,之后又增加了更多功用,如主动抄表加了进来以减少了运营本钱而没有改动外表的用处或运用场景。

将嵌入式软件或实时软件运用到这些设备需求专业技术,而这些常识在大学的课程中是很少学到的,一般在作业上才干学到。嵌入式软件开发和硬件开发相同需求很多的专业常识,原因有二。首要,修正嵌入式软件过错本钱十分高,由于设备很难晋级。其次,许多嵌入式设备有必要契合严厉的安全标准,这需求额定的专业常识和时刻资源,以保证契合IEC61508、IEC62304、UL60730-1H、CSAE60730-1H、IEC60730-1H、UL60335-1R、IEC60335-1R、UL1998等标准。

但是,在物联网IoT)的趋势推进下,嵌入式软件开发形式正在产生一场无声的革新,而且每天都在不断开展壮大。跟着设备间的互联日益严密,这些设备忽然就全面开放了。好的物联网设备有必要答应开发人员有必要能够通过界说杰出的API进行拜访,如NEST、Fitbit和Withings(诺基亚)数字健康等运用。相反,任何联网设备都能够拜访云端近乎无限的资源。跟着语音辨认、人工智能和个人助理功用(如亚马逊Alexa)越来越遍及,这些给传统嵌入式设备带来了新的运用空间。

因而,新一代开发人员(互联网开发者社区)开端研讨这些新设备。他们从开发板下手,运用他们所拿手的东西开发——ObjectOriented编程、API、脚本和结构(如JavaJavaScriptPython、Lua、JSON和RESTAPI)。为了验证嵌入式开发的易用性,Arduino渠道(根据Wiring和C++++)对目标言语概念(如办法和特点)进行遍及。RaspberryPi让每个人都能够运用Linux和Python。它们教用户怎么运用包括预订结构的集成东西,让编写简略的运用程序轻松得像“在公园里漫步”。

这个全新的开发者社区正在重塑嵌入式的国际,使得硬件趋于“软件化”。他们迫使嵌入式工程师像软件开发人员相同研讨其他对IT体系和Web运用程序有用的技术。例如,瑞萨电子的协作伙伴之一MediumOne,这家草创IoT公司能够运用云端的Python脚本对现场设备进行编程,这简直令人难以置信。

重复做现已做过的工作的年代现已曩昔了,嵌入式工作有才能彻底改动界说和规划产品的办法。在当今剧烈的市场竞争中,工程师有必要长于重复运用通过验证、具有高笼统度的产品化的软件组件。曾经,这些组件主要由特定的公司供给而且十分贵重,不过一些本钱较低的代替计划让他们更简略被用户取得,例如开源办法,尽管开源一起也会带来不知道的质量问题和其他危险。另一种挑选是与芯片制作商协作,他们会将专业软件与其硬件设备集成在一起,归入一致的渠道本钱结构。

这种“软件化”趋势会将传统固件开发人员转变为一个十分专业化的集体,就像硬件开发人员现在现已是嵌入式开发团队的一个专业的细分部分。他们的责任是保证在硬件上能够运转完好的电路板支撑包(BSP),而且协助越来越多的软件开发人员运用结构和高档言语编写运用程序和脚本。

这种趋势还拓宽了嵌入式开发人员的工作路途。以下是中心常识协助习惯这种转化:

-了解怎么运用中间件和RTOS,这些是成为硬件工程师的基本常识要求。

-学习运用架构。轿车开发运用Autosar,工业开发人员能够从嵌入式Linux开端,例如从开发一款AndroidIOS运用程序,乃至是MinecraftMod,来了解架构开发好的办法。

-研讨开发板。尽管看起来像玩具,但它们供给的可能性令人赞赏。

-假如想练习软件方面的技术,能够测验运用C++、Java和ObjecTIveC等目标言语,并测验运用XML等符号言语以及JavaScript、Python或Lua等脚本言语。能够先从移动运用程序或Web入门,很快就会接触到运用更小的微操控器的嵌入式选项。

-了解RESTfullAPI和JSON数据格式。它们是互联网通讯的根底,大多数物联网服务都会运用到其间一种。

开发者社区供给互动的同行沟通,能够用来提高软件技巧,特别是围绕着新的嵌入式结构进行协作,运用如图2所示的RenesasSynergy?Platform,或运用MediumOne开发的IoTSandbox。

图2.RenesasSynergyPlatform是一个完好、优质的渠道,供给全套集成软件、可扩展的MCU产品系列、一致的开发东西以及运用简略的开发套件和参阅软件

关于用户来说,能够决议参加革新并成为一名运用软件开发者,应战更高档别的结构,也能够挑选留在硬件/固件层面,而此刻,了解软件开发人员的需求也将成为物联网年代嵌入式工程师的基本要求。

本文来历:瑞萨电子株式会社 作者:SemirHaddad

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