מה עושה Embedded Engineer?

אם היינו שואלים אדם אקראי על מערכות הפעלה, סביר להניח שלא תהיה לו בעיה לתאר את המערכות המוכרות והחשובות כגון Windows במחשבים אישיים או iOS באייפונים של אפל.

מערכות Embedded מקיפות אותנו בכל חלקי חיי היומיום שלנו והן מהוות מרכיב משמעותי בתעשייה. 
פילו להתקן הפשוט ביותר חייבת להיות תוכנה. אחרת, מכונת כביסה אוטומטית לא תוכל לכבס את הבגדים שלנו, טוסטר לא יכול היה לגרום לנו להרים כוסית ומערכת האזעקה לא תגן על הרכוש שלנו.

מערכת Embedded, או במילים אחרות: מיקרו, מערכתית, מוטבעת או תוכנת התקן, מותקנת לצמיתות במכשיר משמשת לביצוע הפונקציות מתוכנתות שהיא מבצעת בזמן מסוים.
בדרך כלל, תוכנה כזו פועלת ללא פיקוח, ולכן היא אינה דורשת הכנסת נתונים ואינה מופעלת על ידי משתמש.

לעתים קרובות, זה אפילו לא מגיע עם ממשק גרפי. מטרתו העיקרית היא לספק נהלי הפעלה בסיסיים עבור המכשיר. המערכת המוטבעת פועלת יחד עם ROM של המכשיר ללא אפשרות של הפרעה או במקרה של טכנולוגיה חדשה יותר, פלאש או EEPROM, המאפשרת את עדכון שלה.

מערכת Embedded עשויה לפעול באופן עצמאי או כרכיב המחובר למערכת אחרת. לדוגמה, למדפסת המשויכת למחשב או אפילו לכרטיס רשת יש קושחה משלה, שבניגוד לבקרים אינה חלק ממנה, אלא מופעלת רק על-ידי בקרה חיצונית.

כונן קשיח פועל על ידי מיקרו-מעבד פנימי או מיקרו-בקר, אך היא יכולה לקיים תקשורת עם התקנים אחרים, לדוגמה כדי לשחזר תפקוד, כיול או אבחון. תוכנה מוטבעת היא מרכיב אינטגרלי של התקן הפעלה עצמית.

לצד התקנים לשימוש יומיומי, מערכות משובצות משמשות לשליטה במכונות הרבה יותר מסובכות. די לומר שההיסטוריה שלהם החלה עם החללית אפולו. בקנה מידה רחב יותר, הם נוכחים ברפואה, רובוטיקה תעשייתית, תעופה, רכב או תעשייה צבאית. תוכנה מורכבת כמו ההתקן שבו היא שולטת.

קשה לצפות כי המורכבות של בקר 8 סיביות עם כמה קילו-בתים של זיכרון בשעון דיגיטלי יכולה להתחרות באלגוריתמים בטילי חיפוש או במערכות בקרת תהליכים, למשל, במטוסים.

עם זאת, כל המערכות המוטבעות חולקות תכונות משותפות - אמינות ויכולת חיזוי. ככל שהמכשיר מסובך יותר, כך התוכנה המוטמעת צריכה להיות מיוחדת יותר. פתרונות אלה מאפשרים הפרדה של פעילויות למערכות משנה קטנות יותר.

ניתן גם להגביר את האמינות באמצעות יתירות, כלומר האצלת שני מכשירים עצמאיים לאותה משימה. בדרך זו, המערכת כולה יכולה לפעול בצורה חלקה גם לנוכח כשל קריטי. פלטפורמות של מערכות משובצות בדרך כלל יש עמידות מכנית גבוהה והוא יכול לעבוד גם בתנאים סביבתיים קשים.

מאחר שמערכות Embedded קשורות קשר הדוק לחומרה, על היחידות הייעודיות לשתף פעולה באופן שווה קרוב. זה לעתים קרובות קשה כי מתודולוגיית העבודה של מהנדסים רחוקה מההרגלים של מתכנתים. בעוד שהקבוצה הראשונה מתמקדת בארגון והיצמדות למתווה.

הקבוצה השנייה גמישה הרבה יותר ומעדיפה את שיטת הניסוי והשגיאה. חשוב להיות מדויקים מאוד בציון הדרישות לפני תחילת העבודה ולבחור את מערכת ההפעלה, המעבד, הציוד ההיקפי, פלטפורמת התכנות וכן לקבוע אבני דרך חדשות של הייצור, אשר יש לאמת ברמת הבדיקה.

בעת תכנון מערכות משובצות, חברות רבות נוטות לכיוון מודל מדורג, או מתייחסות לפעילויות הבאות כאל "מדרגות" נפרדות המובילות לסיום. אלה כוללים:

1. תכנון מערכת (כלול במפרט הדרישות);
2. עיצוב;
3. בניית הקוד;
4. בדיקה;
5. ייצור;
6. תמיכה במוצר.

שיטה רשמית כזו מאפשרת שליטה רבה יותר על יישום עקבי של רכיבי פרויקט בודדים. 

לפחות כשמדובר בצד החומרה, אבל האם זה מתאים באותה מידה לתכנות? מודל זה מקונן מתוך אמונה כי מתכנתים צריכים להיות הרבה יותר קל להתאים את הקוד שינויים אפשריים. מספיק עם התיאוריה. בפועל, כל שינוי מהמפרטים המקוריים ומסמכי העיצוב יהיה כרוך בעיכובים עומסי תקציב נוספים. 

מתודולוגיית פיתוח תוכנה הזריזה נוטשת מסגרת פעולה לינארית ורציפה לגישה איטרטיבית -צמצטברת (כגון Scrum).
פיתוח המוצר מחולק לספרינטים של מרווח זמן מסוים ולוקח בחשבון את הקשר הנוכחי בין צוותים או יצירת צוות מומחים בין-תחומי אחד.

צוותים כאלה הם רב תכליתיים ומווסתים את עצמם; הם מפגישים מתכננים, מעצבים, מהנדסים, מתכנתים ובודקים תוך נטישת כל היררכיה ארגונית. במקום תכנון ותכנון נרחבים מראש, הפרויקט מתבצע מאינטרקציה לאינטרקציה.

יש להציג את גרסת העבודה של המוצר לבעל המוצר בכל שלב. לאחר מכן ניתן ליישם משוב בשלב הבא של העבודה. מפתחים הם אלה להחליט כיצד להשיג את המטרות שנקבעו.

השיטה המתמקדת בייצור מהיר של תוכנה באיכות גבוהה ולולאות משוב קצרות מאפשרת אימות מתמיד של דרישות הלקוח ולוח הזמנים, ממזערת את הצורך ליצור תיעוד קוד נרחב (שלעתים קרובות אינו מעודכן בגישה המדורגת), ונראות ההתקדמות מניעה ומאפשרת בדיקות מוצר שוטפות למשך העבודות.

הדבר חשוב במיוחד מכיוון שהחלטות תוכנה מופעלות מחדש לעתים קרובות, ומפתחים מתלוננים על בקרת איכות מאוחרת מדי, המתורגמת לעיכובים.

אין זה אומר שעליך להתרחק לחלוטין ממפרט או להגדיר אבני דרך. עם זאת, הדרישות שהוגדרו בתחילת הפרויקט הן לעתים קרובות מעורפלות מדי וכפופות לשינויים, וההגדרה הנוכחית שלהן מאפשרת התאמה טובה יותר של התוכנה לצרכים האמיתיים.

מכיוון שתכנות זריז מניח שיתוף פעולה הדוק ותקשורת יעילה, הצוות צריך להגדיר את הזמן הדרוש לספרינט הבא, את המשאבים הדרושים ולחלק פעילויות בינם לבין עצמם.

עם זאת, פגישות קצרות צריכות להתקיים מדי יום. גם אם הם היו מסתכמים במגעים בין מנהלי פרויקטים ומתנהלים מרחוק באמצעות שליח.

כדאי להשקיע 15 דקות כדי לזהות קשיים. במהלך הספרינטים, הלקוח צריך להיות תובנה להתקדמות במקום להיות רק צופה פסיבי. שביעות הרצון שלו היא בראש סדר העדיפויות, וזה משאיר יד חופשית רק במונחים של שיטות להשגת תוצאות חיוביות.

שפות התכנות הפופולריות ביותר עבור מערכות משובצות הן בהחלט שפת C  וגם שפת  C ++. זה עשוי להיות מפתיע בשל העובדה כי תחילתם שתחילתם בשנות השבעים.

באותו זמן, קוד המכונה (קבוצה של פקודות מעבד בצורה של מספרים בינאריים) שמקורו בזמנים של מחשבים דור אפס נהנה פופולריות רבה. משמעות הדבר הייתה כתיבת מספר רב של שורות קוד ביד.

בשנת 1969 במעבדות בל, קן תומפסון המציא את שפת התכנות B, אשר אופטימיזציה של תהליך זה. עם זאת, השפה החדשה חסרה סוגי נתונים ומבנים. לדניס ריצ'י לקח ארבע שנים להשלים את הפונקציות החסרות וכך המציא את שפת ה-C.

בשנת 1973, הוא הצליח ליישם את ליבת מערכת ההפעלה UNIX ובכך לתקנן את שפת התכנות בפלטפורמה זו. האבולוציה הושלמה על ידי Bjarne Stroustrup[KZ1] , סטודנט לדוקטורט שערך את השפות C וסימולה, אשר הקל מאוד על תכנות מונחה אובייקטים. בשנת 1983, ההיברידי קיבל את השם C ++.

C היא שפה מבנית ברמה גבוהה שנוצרה עבור מערכות הפעלה תכנות ומשימות ברמה נמוכה אחרות. מדוע שפה זו עדיין נמצאת בשימוש נרחב כיום ? בגלל אופיו ברמה נמוכה ומשקלו הקומפקטי.
זה מאפשר למפתח לשלוט במדויק על פעולות המחשב, תוך מתן אופטימיזציה אגרסיבית בכל פלטפורמה.

C עובד במהירות גם עם משאבי ציוד מוגבלים. יצירת קוד בשפות אחרות, לדוגמה עבור מיקרו-בקר קטן, דורשת בניית מהדר שפה C מראש. זה כרוך בעבודה נוספת. עם זאת, כתיבת קוד C אינה מומלצת למתכנתים מתחילים, שכן היא נדרשת הבנה מעמיקה של קוד המקור.

מפתחים מתבדחים שאם אתה מבין את ההיגיון שמאחורי C, אז שום שפה כבר לא מהווה אתגר. C ++ בולט מ- C בעיקר עם הכלליות והאובייקטיביות הגדולות יותר שלו.

יצירת מערכות Embedded צריכה להיות דומה למערכות משובצות עצמן. לכל חבר צוות צריכות להיות פונקציות מוגדרות בבירור ולהיות חלק בלתי נפרד משלם גדול יותר.

במקרה של בעיות, השתמש בעיקרון של יתירות. ההשפעות של העבודה צריכות להיות צפויות וגלויות במחזור שהושלם. כל זה יסתכם בתמונה של מנגנון אמין.

מסלולי הכשרה למקצועות הייטק הכי מבוקשים כיום:

• קורס סייבר ואבטחת מידע
• קורס בניית אתרים
• קורס Data Analyst
• קורס DevOps
• קורס Data Science בשילוב Machine Learning

קורס הייטק ממוקד

• קורס ChatGPT
• קורס Linux Admin
• קורס Python

• קורס סייבר ואבטחת מידע
• קורס Full Stack
• קורס בניית אתרים
• קורס למידת מכונה
• קורס דאטה סיינס
• קורס דאטה אנליסט
• קורס DEVOPS
• קורס IT
• קורס אוטומציה
• קורס Real Time Embedded