Früher wurde oft die VHIT-Methode (vom Hirn ins Terminal) angewandt, bei der Entwickler ohne großen Plan direkt mit der Implementierung begannen. In Zeiten wachsender Komplexität und steigender Anforderungen an die Softwarequalität ist diese Methode jedoch nicht mehr praktikabel. Stattdessen rückt ein strukturiertes Vorgehen beim Softwaredesign in den Vordergrund.
Erfolgreiche Methoden für das Softwaredesign mit C
Eine strukturierte und methodische Herangehensweise an das Embedded-Softwaredesign ist entscheidend. Dabei kommen verschiedene Design Patterns und Best Practices zum Einsatz, die speziell für die Programmierung mit C geeignet sind. Mit diesen Methoden lässt sich Software wartbar, erweiterbar und effizient gestalten.
Design Patterns für Embedded-Software
Design Patterns sind bewährte Lösungen für wiederkehrende Probleme in der Softwareentwicklung. Einige der wichtigsten Patterns für Embedded-Software umfassen:
Adapter Pattern: Ermöglicht die Aufruf-Anpassung von neuen zu bestehenden Software-Anteilen. Das Adapter Pattern wird häufig auch als Wrapper bezeichnet. Ein Beispiel für dessen Anwendung ist die Implementierung eines OSAL (Operating System Abstraction Layer).
Facade Pattern: Die Fassade repräsentiert ein Software-Interface, über das Software-Architekturelemente miteinander zusammenarbeiten und gleichermaßen entkoppelt sind.
Strategy Pattern: Ermöglicht zur Laufzeit den kontextabhängigen Wechsel zwischen ähnlichen Algorithmen bei gleichbleibendem Aufruf.
Observer Pattern: Ermöglicht es einem Objekt, andere Objekte über Änderungen seines Zustands zu informieren. Dies ist besonders hilfreich in Systemen, die auf Ereignissen basieren.
Eine Übersichtsmap zu „Embedded Software Design Patterns“ finden Sie hier.
Normen und sicherheitskritische Aspekte
Für viele Embedded-Systeme gelten strenge Standards und Normen. Aus diesen leiten sich Anforderungen zur Erfüllung der Qualitätsmerkmale Funktionale Sicherheit (Safety) und Manipulationssicherheit (Security) ab. Dies ist besonders in Branchen wie der Automobilindustrie, Medizintechnik und Luftfahrt der Fall. Hier spielen Richtlinien wie MISRA-C eine zentrale Rolle, die spezifische Regeln für die sichere Programmierung in C vorgeben.
Wichtige Eigenschaften von Embedded-Software
Bei der Entwicklung von Embedded-Software müssen mehrere Schlüsselmerkmale berücksichtigt werden:
Echtzeitfähigkeit: Die Software muss in der Lage sein, innerhalb vorgegebener Zeitrahmen zu reagieren, was deterministische Abläufe in der Hardware und Software erfordert.
Wiederverwendbarkeit: Gut strukturierte und modulare Software erleichtert die Wiederverwendung von Code in verschiedenen Projekten und Anwendungen.
Anpassbarkeit: Die Software muss flexibel an veränderte Anforderungen und Rahmenbedingungen angepasst werden können.
Lesbarkeit: Gut lesbarer und verständlicher Code ist entscheidend für Wartung und Weiterentwicklung. Dies wird durch klare Strukturierung und aussagekräftige Benennungen erreicht. Ein zum Programmcode konsistentes Softwaremodell, modelliert mit der UML (Unified Modeling Language), erleichtert die Entwicklung und repräsentiert gleichzeitig die Dokumentation der Software.
Fazit
Die Entwicklung von Embedded-Software erfordert heute eine systematische Herangehensweise, die über das einfache „Vom-Hirn-ins-Terminal“-Denken hinausgeht. Durch den Einsatz bewährter Methoden und Design Patterns sowie die Berücksichtigung von Standards und Normen können Entwickler qualitativ hochwertige Software entwerfen, die den Anforderungen moderner Embedded-Systeme gerecht wird.
Eine umfassende Weiterbildung in diesem Bereich bietet die Möglichkeit, diese Methoden und Techniken praxisnah zu erlernen und anzuwenden, um den Herausforderungen der heutigen Embedded-Entwicklung erfolgreich zu begegnen.
