تطوير البرامج المضمنة باختصار: اللغات والمهارات وحالات الاستخدام

يعد التطوير المدمج مجالًا مثيرًا للاهتمام لتطوير البرامج ظهر لدعم أجهزة إنترنت الأشياء. تستأجر الشركات الوكالات التي تقدم خدمات هندسة البرمجيات المضمنة لكتابة لغات برمجة منخفضة المستوى يمكن تشغيلها على أجهزة صغيرة ذات طاقة معالجة وذاكرة محدودة ، مثل وحدات التحكم في محرك السيارة والثلاجات الذكية والطابعات. البرنامج مضمن في الجهاز ويعمل بسلاسة مع الأجهزة ، حتى مع وجود قيود في الوقت الفعلي.

ما هو تطوير البرمجيات المضمنة؟

تطوير البرامج المدمجة هو عملية تصميم البرامج المستخدمة في الأجهزة والأنظمة ذات الوظيفة المحددة وتطويرها واختبارها وصيانتها ، مثل الهاتف الخلوي أو الغسالة الذكية أو الكاميرا الأمنية.

تطوير البرامج المدمجة هو عملية متعددة التخصصات تشمل مهندسي البرمجيات والأجهزة ، ومديري المنتجات والمشاريع ، وفرق ضمان الجودة.

عادةً ما تتبع الشركات التي تقدم خدمات تطوير البرامج المضمنة عملية صارمة لإكمال مشاريعها:

• تحليل المتطلبات: خلال المراحل الأولية للمشروع ، سيقوم الفريق بتحليل متطلبات الجهاز لتحديد تصميم البرنامج والهندسة المعمارية التي ينبغي استخدامها.
• التصميم: بعد تحليل المتطلبات ، سيبدأ الفريق في تصميم النظام ، بما في ذلك الهيكل العام.
• التنفيذ: في هذه المرحلة ، سيقوم فريق البرمجيات بكتابة الكود باستخدام لغات البرمجة المناسبة.
• الاختبار: تتضمن هذه المرحلة اختبار الوحدة والتكامل والنظام للتأكد من أن البرنامج يعمل كما ينبغي.
• النشر: في المراحل النهائية ، يتم نشر البرنامج على الجهاز. سيقوم الفريق بإنشاء صورة للبرنامج الثابت وتهيئة النظام وإكمال الاختبارات النهائية.
• الصيانة: ستتم صيانة البرنامج وتصحيح أخطائه بمرور الوقت للتأكد من أنه يعمل بشكل صحيح بمرور الوقت.

ما هي لغات البرمجة التي تحتاج إلى معرفتها للعمل في التطوير المضمن؟

هناك العديد من لغات البرمجة المستخدمة في تطوير البرامج المضمنة ، اعتمادًا على التطبيق المحدد والجهاز والنظام الذي يتم التحكم فيه.

تتضمن بعض لغات البرمجة الشائعة المستخدمة ما يلي:

• C هي لغة شائعة مستخدمة في الأنظمة المضمنة لأنها تتيح التحكم الدقيق في الأجهزة ، وهي متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق.
• C ++ هو امتداد لـ C. فهو يضيف ميزات برمجة موجهة للكائنات ويمكن استخدامه في برامج أكثر تعقيدًا.
• يتم استخدام التجميع في بنية محددة ، على سبيل المثال ، x86 أو ARM. غالبًا ما يتم استخدامه في الأنظمة التي تتطلب تحكمًا صارمًا في الأجهزة والتنفيذ السريع للكود.
• Python هي لغة برمجة عالية المستوى يسهل تعلمها واستخدامها. يستخدم المطورون لغة Python لكتابة البرامج النصية التي تتحكم في الأنظمة المضمنة.

يمكنهم أيضًا استخدام لغات مثل Ada و Rust و Go و Swift ، اعتمادًا على الجهاز والنظام وبيئة التطوير وتفضيلات فريق التطوير نفسه.

ما هي حالات الاستخدام الشائعة للبرامج المضمنة؟

يتم استخدام البرامج المضمنة في عدد من الصناعات. يستخدم قطاع السيارات البرامج المضمنة في أنظمة مثل إدارة المحرك أو المعلومات والترفيه أو التحكم في ناقل الحركة.

غالبًا ما توجد التكنولوجيا المضمنة في الأجهزة الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية والساعات الذكية والأجهزة اللوحية ، حيث تتحكم في واجهة المستخدم وتدير استهلاك الطاقة وتعالج البيانات التي تم جمعها من أجهزة الاستشعار. قد تجد أيضًا تقنية مدمجة في الأنظمة الصناعية مثل تصنيع الروبوتات وخطوط التجميع أو في الأجهزة الطبية مثل أجهزة مراقبة جلوكوز الدم وأجهزة التنفس الصناعي.

في المنزل ، يتم استخدام البرنامج للتحكم في أجهزة إنترنت الأشياء مثل منظمات الحرارة الذكية والكاميرات الأمنية ، بالإضافة إلى الأجهزة المنزلية المتصلة بالإنترنت. ستجد أيضًا برامج مضمنة في أجهزة التوجيه وأجهزة المودم ومعدات الشبكات. مع تقدم التكنولوجيا ، ستستمر حالات الاستخدام في التوسع.

ماذا يفعل مهندس البرمجيات المضمن؟

يتعين على مهندسي البرمجيات المسؤولين عن هذه التقنية تصميم البرامج المستخدمة في التحكم في أجهزة وأنظمة معينة وتطويرها وصيانتها. إنهم بحاجة إلى التعاون بشكل وثيق مع فرق أخرى ، بما في ذلك مهندسو الأجهزة ، لضمان أن البرنامج والنظام يمكن أن يعملوا معًا ويعملوا بشكل صحيح.

بالإضافة إلى تحليل المتطلبات والتصميم والترميز ، يتعين على هؤلاء المهندسين تحسين البرنامج لتحسين الأداء وتقليل استخدام الذاكرة. سيقومون أيضًا بالصيانة والتحديث وإصلاح الأخطاء وإضافة ميزات جديدة إلى البرنامج بمرور الوقت.

يُطلب من المهندسين أيضًا توثيق البرنامج ، بما في ذلك وثائق التصميم وأدلة المستخدم ، أثناء تقدمهم ومواكبة اتجاهات الصناعة والتقنيات الناشئة.

غالبًا ما يرتدي المهندسون المضمنون العديد من القبعات ، حيث يحتاجون إلى اختبار البرامج التي يطورونها والتحقق منها وتصحيحها وتحسينها. سيحتاج الكثيرون أيضًا إلى مهارات إدارة الفريق والمشروع لأداء واجباتهم.

ما المهارات التي يحتاجها مهندسو البرمجيات المضمنة؟

يحتاج المهندسون المضمنون إلى مهارات شخصية أكثر من المتوسط ​​بسبب الطبيعة التعاونية لعملهم ، فضلاً عن المهارات التقنية المحددة.

عند تعيين مهندسين ، ابحث عن مطورين لديهم فهم قوي للغات البرمجة والقدرة على كتابة تعليمات برمجية فعالة وجيدة التنظيم باستخدام لغات مثل C و C ++ و Assembly. إنهم بحاجة إلى خبرة في العمل مع الأنظمة المضمنة ، ومعرفة بمكونات الأجهزة والبرامج ، وفهم متعمق لعملية التصميم والتطوير ، بما في ذلك استخدام IDEs أو بيئات التطوير المتكاملة ، والمجمعين ، والمصححات.

يجب أن يفهموا أنظمة الوقت الحقيقي ولديهم القدرة على تصميم وتنفيذ البرامج التي يمكن أن تلبي قيود هذه الأنظمة. إنهم بحاجة إلى مهارات قوية في حل المشكلات لأنهم سيحتاجون غالبًا إلى استكشاف أخطاء البرامج وإصلاحها وتصحيحها أثناء أداء واجباتهم.

يحتاج المطورون إلى فهم بروتوكولات الاتصال الموجودة في الأنظمة المضمنة ، مثل TCP / IP و UART و SPI ، ولديهم القدرة على إنشاء أنظمة متصلة بالشبكة.

كما يحتاجون أيضًا إلى فهم قوي لمعايير ولوائح الصناعة ، بما في ذلك معايير الأمان والسلامة ولديهم القدرة على تصميم البرامج بما يتماشى مع هذه المتطلبات. مثل جميع مطوري البرامج ، يجب أن يكونوا على دراية بأنظمة التحكم في الإصدار ومنهجيات تطوير البرامج مثل Agile و Scrum.

عند تعيين فريق ، ابحث عن المطورين الذين يمكنهم التواصل بشكل فعال مع أعضاء الفريق الآخرين ، وتناسب ثقافة الشركة ، ويمكنهم شرح المفاهيم الفنية لأصحاب المصلحة غير التقنيين.

في معظم الحالات ، ستكون درجة علمية في الهندسة الكهربائية أو علوم الكمبيوتر مطلوبة ، إلى جانب خبرة العمل ذات الصلة في تصميم الأنظمة المدمجة.

افكار اخيرة

نظرًا لأن الأجهزة أصبحت أكثر ذكاءً ونشر قادة الصناعة الروبوتات والآلات لأتمتة عمليات التصنيع ، فقد أصبح التطوير المدمج ذا أهمية متزايدة.