MicroConsult Academy GmbH

Meistern Sie die Herausforderung bei der Softwareentwicklung für Hard-Realtime-Systeme: Die heutigen Embedded-Systeme mit komplexen Mikrocontroller- und Prozessorarchitekturen enthalten immer mehr Software, die aber in immer kürzerer Zeit geplant und realisiert werden muss. Häufig sind Vorgaben zu erfüllen, in denen Normen und sicherheitskritische Aspekte berücksichtigt werden müssen. Echtzeitfähigkeit, Wiederverwendbarkeit, Anpassbarkeit an veränderte Rahmenbedingungen und leichte Lesbarkeit der Software spielen eine immer größere Rolle.

Sie kennen nach dem EC++ Workshop die Möglichkeiten, die ein objektorientierter Ansatz bietet, um auch in der Embedded-Welt in kürzerer Zeit qualitativ hochwertige Software zu entwickeln. Der vermittelte Überblick über den gesamten Entwicklungsprozess von Embedded-Realtime-Systemen - Software-Analyse, Software-Design, Software-Implementierung und Unit-Test - gibt Ihnen das Rüstzeug, um Projekte mit EC++ zu erstellen. Sie wissen, wie Sie das Design von Software-Systemen mithilfe der UML und der Implementierung in der Programmiersprache C++ gestalten. Damit verfügen Sie über die Wissensbasis zur Erfüllung besonderer Anforderungen an die Software-Qualität von Embedded-Systemen, z.B. im Hinblick auf Laufzeit und Codeeffizienz. Ferner vermeiden Sie mithilfe von Programmierrichtlinien, z.B. dem MISRA-C++ Standard, frühzeitig Programmierfehler. Sie entwickeln mit modernen objektorientierten Techniken qualitativ hochwertige und komplexe Softwaresysteme und sparen dabei Zeit und Geld.

Inhalt

Einführung in die objektorientierte Begriffswelt

• Klasse und Objekt

• Attribut, Operation, Methode

• Kapselung

• Relation (Beziehung) zwischen Klassen

• Nutzen und Vorteile der objektorientierten Softwareentwicklung

• Demonstration des objektorientierten Ansatzes an einem Hardwaretreiber-Beispiel

Objektorientiertes Programmieren in C

• Klassen, Attribute, Operationen und Objekte

• Möglichkeiten der Kapselung in C

• Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung

• Praxistipps mit bewährten Umsetzungsmöglichkeiten

Einführung in die Programmiersprache C++ (EC++)

• Migration von objektorientierter Programmierung mit C zu C++/EC++

• Klasse, Attribute, Operationen und Objekte

• Möglichkeiten der Kapselung in C++

• Konstruktoren, Destruktor, Überladen

• Modifizierer für Daten, Operationen und Objekte

• Speichermanagement für Objekte

• Weitere C++ spezifische Mechanismen und Konstrukte

• Assembleranalysen von C++ Konstrukten

• Speicher- und laufzeitorientierte Einschätzung und Optimierung

• Vergleich zu C

• Verbesserung von Qualitätsmerkmalen wie Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit

• Risiken erkennen, Stolpersteine vermeiden

• Übung: Sie implementieren, instanziieren und testen eine Klasse

Relationen zwischen Klassen und deren Programmierung mit C++

• Assoziation

• Aggregation

• Komposition

• Vererbung

• Richtige Relationsauswahl im Design treffen

• Varianten der Implementierung mit C++

• Ansätze der Implementierung in C

• Assembleranalysen von C++ Konstrukten

• Speicher- und laufzeitorientierte Einschätzung und Optimierung

• Verbesserung von Qualitätsmerkmalen wie Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit

• Übung: Sie implementieren die Relationen Assoziation, Vererbung und Komposition in der Applikation und bei der Anwendung des Builder-Patterns

Virtuelle Methoden und Interfaces mit C++

• Dynamische (späte) Bindung

• Rein virtuelle Funktionen/ Operationen

• Polymorphismus

• Von der abstrakten Klasse zur Interface-Klasse

• Software-Architektur mit Interfaces

• Nutzen, Vorteile und Nachteile von Interface-Klassen

• Implementierung mit C++

• Assembleranalysen von C++ Konstrukten

• Speicher- und laufzeitorientierte Einschätzung und Optimierung

• Verbesserung von Qualitätsmerkmalen wie Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit

• Übung: Sie programmieren eine Interface-Klasse mit rein virtuellen Funktionen, implementieren diese und greifen darauf zu

C++ für Embedded-Applikationen

• Anwendung von C++ in der Embedded-Softwareentwicklung

• Historie

• Empfehlungen und Regelwerke

• C++ Compiler-Prinzipien

C++ Klassenbibliotheken

• Statische versus dynamische Klassenbibliotheken

• Erzeugung und Einbindung von Klassenbibliotheken

• Vor- und Nachteile bei der Verwendung in Embedded-Software

• Demonstration eines Beispiels

Zustandsautomaten mit C++

• Prinzipielle Möglichkeiten der Implementierung

• Vorstellung der Tabellen-basierten Abarbeitung von Zustandsautomaten

• Demonstration eines Beispiels

Hardwaretreiber und Interrupts mit C++

• Typische Embedded-SW-Architekturen und deren Darstellung (Schichtenmodell, Interfaces)

• Objektorientierte Callback-Strukturen

• Hardwaretreiber mit Peripherie-Registerzugriff objektorientiert in C++

• Interrupt-Konzepte und Interrupt-Service Routinen objektorientiert mit C++

• Programmieren von Zustandsautomaten

• Verbesserung von Qualitätsmerkmalen wie Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit

• Übung: Sie wenden einen objektorientierten Timer-Treiber zusammen mit einem Timer-Interrupt in Ihrer Übungsapplikation an

Übersicht Embedded-Software-Test

• Software-Implementierung und -Test

• Testprozess

• Checkliste zum Test objektorientierter Software

Grundlegende Notationen mit der UML (Unified Modeling Language)

• Darstellung von Klassen, Objekten und Relationen mit der UML

• Use-Case-, Sequenz-, Aktivitäten- und Zustandsfolge-Diagramm

• Demonstration der Übung im UML-Modell - Aspekt: Diagramme

Von der Projektplanung bis zur Implementierung

• Software-Entwicklungsprozess

• Qualität von Embedded-Softwaresystemen

• Praxisgerechte Modellierung einer Embedded-Applikation mit der UML

• Demonstration der Übung im UML-Modell - Aspekt: Modellentstehung und Aufbau

Praktische Übungen im Workshop

• Für die durchgängige Übung (Uhrenapplikation) verwenden Sie das Arm Keil MDK (Microcontroller Development Kit) zusammen mit einer realen Hardware basierend auf einem Arm Cortex® M3 Mikrocontroller.