MicroConsult Academy GmbH

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Inhalt

C++ für Embedded-Applikationen

• Historie

• Empfehlungen und Regelwerke

• C++ Compiler-Prinzipien

• Praxistipp mit wichtigen Referenzen

Zusammenfassung grundlegender C++ Konstrukte mit Effizienzbetrachtungen

• Klasse und Objekt

• Bestandteile von Klassen

• Modifizierer für Daten, Funktionen und Objekte

• Klassenrelationen (Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung)

• Virtuelle Funktionen und Interfaces

Namespaces mit Effizienzbetrachtungen

• Verwendung von Namespaces im Programmcode

• Namespace Alias, anonymer Namespace, Koenig-Lookup

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

• Übung: Basierend auf der Architektur arbeiten Sie Namespaces in den bestehenden Programmcode ein

Einfachvererbung und Mehrfachvererbung mit Effizienzbetrachtungen

• Programmierung der Einfach- und Mehrfachvererbung (mit Interfaces)

• Problemsituationen und Lösungen bei der Mehrfachvererbung

• Virtuelle Vererbung

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

• Übung: Sie verwenden und programmieren die Mehrfachvererbung, wahlweise virtuell

Exception Handling mit Effizienzbetrachtungen

• Erläuterung und Programmierung Exception Handling

• Exception-Klassen und -Hierarchien

• Benutzer-Exceptions

• C++ Standard-Exceptions

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

• Übung: Sie binden Exception Handling in die bestehende Applikation ein

Speichermanagement mit Effizienzbetrachtungen

• Speichersegmente (BSS, Stack, Heap) für Objekte im Vergleich

• Dynamisches Speichermanagement mit new und delete

• Operatorüberladung mit new und delete

• Risiken und Stolpersteine vermeiden

• Placement new

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

• Übung: Sie erzeugen und löschen Objekte dynamisch auf dem Heap

Runtime Type Identification (RTTI)

• Erläuterung und Programmierung von RTTI

• type_info Klasse

• Konsequenzen beim Einsatz

• Bezug zu Exception Handling

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Übung: Sie verwenden RTTI zur Klassenidentifikation zur Laufzeit

Typkonvertierung mit New Style Casts mit Effizienzbetrachtungen

• Static, dynamic, const und reinterpret Cast

• Die richtige Wahl beim Einsatz

• Bezug zu RTTI und Exception Handling

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

Templates

• Template-Funktionen

• Template-Klasse und -Objekt

• Template-Parameter

• Vererbung und Interfaces mit Template-Klassen

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Praxistipps: Statische versus dynamische Polymorphie

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

C++ Bibliotheken, sinnvoller Einsatz und Effizienzbetrachtungen

• C++ String Klasse

• Input/Output Stream Library (I/O Stream)

• Stringstreams

• Standard Template Library (STL)

• Container, Iteratoren, Adapter, Algorithmen

• Funktionsobjekte

• Smart Pointer (intelligente Zeiger)

• Assembler-, Speicher- und Laufzeit-Analysen und -Optimierungen

• Anwendungsbeispiele in der Embedded-Software

• Übung: Sie verwenden die String-Klasse in der Applikation und implementieren Container-basierend das Observer-Pattern

Zustandsautomaten Implementierung und Effizienzbetrachtungen

• Prinzipielle Möglichkeiten der objektorientierten Implementierung und Modellierung

• Implementierung auf Basis von switch-case / if-else Konstrukt

• Implementierung auf Basis von Tabellenabarbeitung

• Implementierung auf Basis des State-Patterns und Singleton-Patterns

• Vergleich und Bewertung der verschiedenen Implementierungsarten

• Vererbung von Zustandsfolgeautomaten

• Praxistipp: Framework zur Zustandsautomaten-Implementierung

Besonderheiten bei der Programmierung von (quasi) paralleler Software

• Race Conditions

• Ressourcen-Management, Semaphore, Mutex

• Problemsituationen und Lösungen

• Granularität von Ressourcen

• Thread-safe Programmierung

• Praxistipp: Risiken erkennen und Stolpersteine vermeiden

Betriebssystem-Abstraktion (OSAL Operating System Abstraction Layer) mit C++

• Nutzendarstellung, Vorteile, Nachteile

• Einsatz von C++

• Praxisbeispiel mit FreeRTOS™

Hardware-Abstraktionen, Hardware-Treiber und Interrupts mit C++

• Software-Qualitätsmerkmale

• Layer-Pattern und Anwendungsbeispiele in Embedded-Software

• Layer-Kommunikation und Callback-Mechanismen

• Objektorientierte Konzepte und Programmierung von Standard-Peripherietreibern

• Objektorientierte Konzepte und Programmierung von Interrupt-Behandlungen

• Kommunikation und Protokolle

• Übung: Sie binden einen Treiber und Interrupt-Service in die Applikation ein

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.