建立稳定的嵌入式软件工程的5个基本技巧

几乎我见过的每一个程序员都想写一个坚如磐石的软件。你对自己的发展感到骄傲,如果你的工作是编写软件,你希望软件能够运行。我从来没有见过任何人在项目开始时说过,"让我们写出人类所知道的最糟糕的,紧密耦合的,昂贵的代码"。我们都想编写好的代码,使我们的产品无缝地工作,并赢得我们的赞扬,或至少我们的老板。不幸的是,编写嵌入式软件往往会变成一个充满了bug、漏洞和其他令人毛骨悚然的东西的泥沼。所以,让我们打破链条吧!这篇文章将讨论构建坚固的嵌入式软件的五个基本技巧和技巧,我发现这些技巧和技巧有利于我的客户、同事、学生、我自己,希望还有你。

技巧1--让你的产品及早且经常地落入客户的手中。

你可能会想知道什么东西能让你的客户提前拿到产品,并且经常与坚固的嵌入式软件有关。最后,你的客户会决定你的产品是否坚固。如果你在没有你的客户的情况下,把你所有令人敬畏的、优雅的、改变世界的代码写在一个仓库里,你将会被一个突然的觉醒。

现在许多团队开始在没有实际需求的情况下开发他们的产品。消费者通常不知道他们想要什么,直到他们触摸、感觉和玩一种产品。因此,如果开发人员不与客户密切合作,他们就可以随意或构建他们认为客户需要的东西。即使一个团队足够幸运地拥有需求,这并不意味着客户实际上知道他们想要什么。他们常常以为自己知道,但经常改变主意。我不知道你怎么样,但是尽管我有很高的学位和勤奋的工作,客户还是经常给我惊喜。获得客户反馈是至关重要的,我知道这听起来很灵活,但也许那些家伙毕竟在做什么。

在我早期的咨询生涯中,我有一个发展了月球屋顶的客户。他们需要帮助系统测试他们的产品,以确保他们的固件充分工作。一个骄傲的工程师把他们的原型带出来,给我看了所有的钟和口哨,以及它的伟大性。作为顾客,我做的第一件事就是同时按两个按钮。系统失控了。在震惊的表情变成愤怒之后,他问:"谁会同时按两个按钮?""。显然,我和任何其他恶作剧的顾客,想知道如果我同时按下这两个按钮会发生什么!你只是不知道什么或如何使用一个产品,直到客户,不设计它的人,掌握它。

技巧2-利用和使用现代测试技术

构建坚固的软件的关键是利用现代测试技术来提高代码的健壮性。在当今的行业中,人们正在大力推动嵌入式团队采用开发计划和CI/CD等工具。这些方法和工具能够在小型单元(单元测试)、多个模块(集成测试)和系统一级(系统测试)中测试软件,以及许多其他可能的测试。测试使团队能够在特定的、受控制的条件下发现他们的软件存在的问题。结果是一个更加健壮的软件系统!

埃德斯格·迪杰斯特拉曾经说过:"测试只能证明存在错误,而不能证明没有错误。"明智的智慧应该提醒你,构建健壮的软件不仅需要测试。采用单元测试和CI/CD可以很有吸引力地显示您有100%的代码覆盖,您的系统是坚固的。不幸的是,这种想法是个陷阱!是的,您必须采用现代测试技术来提高您的代码质量,测试您的系统,并提高其健壮性。然而,您还需要采取额外的行动,例如执行代码评审、利用对编程、体系结构性能和分析、度量监控等等。

技巧3-应用静态代码分析工具来识别潜在的错误

嵌入式软件开发人员日常使用的编程语言通常没有完全指定。有些构造或行为没有在语言标准中定义,而是编译器定义的行为。例如,如果让一个整数循环在C中滚动,会发生什么情况?你能得到什么价值?这取决于编译器,因为C标准没有告诉你,所以编译器供应商决定了最佳的行动方案。

静态代码分析是一个您必须利用的工具,以具有健壮的固件。静态分析将帮助您识别代码中的潜在错误。静态分析可以指出不推荐的特定构造,检查代码是否符合编码标准,检测漏洞,并提供代码度量,仅举几个例子。我无法计算静态分析工具在我的代码出现潜在问题时,或在我允许复杂性进入野草时,抓住它的频率。我无法强调设置静态分析工具并将其纳入正常的日常编码和开发流程的重要性。

技巧4-使用代码分析工具来识别和优化性能瓶颈

当您考虑坚如磐石的嵌入式软件时，您可能会考虑满足客户需求和没有bug的软件。然而，一个经常被忽视的基本组成部分是系统的最佳运行。响应性可能和系统不崩溃或一些丑陋的错误抬头一样重要。我非常喜欢使用分析工具来监控和优化产品的性能。有时候我做了一个简单的代码更改,大大提高了CPU的利用率。

分析工具可以帮助您检查任务的周期性、执行时间、状态机行为、内部通信性能等等。你需要使用工具来帮助你想象你的系统的性能,并抓住那些让你头疼的小问题。你不能依靠人类系统的监控来说它是正确的。我不想说,但是我们无法捕捉和监控我们的工具所能做到的一切!(至少不是实时的)。

技巧5-结合防御性编程技术来处理意外的输入和场景

你可能是一个好的程序员或者管理者,在他们的团队中有好的程序员。然而,在所有的嵌入式系统代码中,我仍然发现团队错过的最少的成果之一是验证他们的输入和输出。我知道,它是编程101的东西。然而,它似乎被许多开发人员忽略了。我不确定开发人员是不是太专注于编写尽可能少的代码行,还是觉得验证在某种程度上膨胀了他们的代码。如果您想编写坚如磐石的嵌入式软件,您必须使用基本的防御性编程技术来处理您可能无法预料的意外输入和场景。

一个简单的例子可能是检查函数中接收的参数是否在预期范围之内。另一种可能是假设内存损坏可能在循环中发生,并将其等于值(==在C++中)改变为一个比或大的等号(&tt;=)。健壮的软件并不是通过宏伟的建筑细节或巧妙、优雅的代码编写来实现的。相反,它是通过谨慎和近乎偏执地管理代码的逐行细节来实现的。

结论

我们都想编写可靠的高质量软件。不幸的是,今天的大部分软件都离它很远。别误会,我想情况在改善,但我们还有很长的路要走。我们已经探索了五个关键的技巧,希望你们本周能仔细考虑。您是否在您的开发过程中使用了其中的每一个?你在注意细节吗?你的客户能提前拿到你的产品吗?你会发现,问自己几个简单的问题,关于这些小贴士,你会发现你需要做的调整,以开始编写和提供更坚实的嵌入式软件。