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Embedded-Software-Design

Anforderungen entwickeln und Architekturen verfeinern

‚Predictive Maintenance‘ wird laut Experten in den nächsten fünf bis zehn Jahren bei so gut wie allen rotierende Maschinen die Norm sein. Die rasante Entwicklung der Sensortechnologie und der künstlichen Intelligenz beschleunigt dieses Tempo zusätzlich. Die hierzu mit dem Internet of Things (IoT) verbundenen Embedded-Systeme stellen immer komplexere Anforderungen an das Design. Wer im Vorfeld durchdachte Anforderungen entwickelt und die Architektur konsequent mit Software-Design verfeinert, sichert Software- und Produktqualität.

 (Bild: MicroConsult GmbH)

(Bild: MicroConsult GmbH)

Im Entwicklungsprozess ordnet sich das Software-Design nach der Software-Anforderungs- und -Architekturentwicklung und vor der Implementierung ein. Die Entwicklung arbeitet heute inkrementell und iterativ und nicht wasserfallartig. Bildlich betrachtet repräsentiert Software-Design die Brücke zwischen der Architektur und der Implementierung.

Die Systemintelligenz bei IoT- und Industrie-4.0-Produkten liegt sehr häufig in der Embedded-Software. Deren Komplexität steigt aktuell stark an. Viele Unternehmen haben inzwischen die Notwendigkeit der Embedded-Software-Anforderungserfassung und der Embedded-Software-Architekturentwicklung erkannt. Die logische Konsequenz: mithilfe von Softwaredesign das Ergebnis des Softwarearchitekten vor der Implementierung verfeinern.

Unabhängig von C++ mit objektorientiertem Ansatz

Objektorientierte Software unterstützt positive Software-Qualitätsmerkmale wie Erweiterbarkeit, Wartbarkeit, Portierbarkeit, Wiederverwendbarkeit und vieles mehr. Bei der objektorientieren Softwareentwicklung können Sie außerhalb von C++ Konstrukte wie Klassen, Objekte, Assoziationen, Aggregation, Komposition, Vererbung sowie polymorphe Interfaces auch in C programmieren.

Design-Prinzipien helfen beim Clean Code

Nicht zuletzt durch die in den letzten Jahren immer populärer gewordene ‚Clean Code Developer‘- Initiative ist das Thema ‚qualitativ hochwertige Software entwickeln‘ nach wie vor aktuell. Die Einhaltung einfacher Prinzipien wie DRY, KISS, SLA, SRP, POLS hilft Entwicklern dabei, Software von hoher Qualität zu schreiben.

Themen aus dem Embedded-Software-Design (Bild: MicroConsult GmbH)

Schneller entwickeln mit Design Patterns

Design Patterns sind praxisbewährte Lösungen zu immer wiederkehrenden Herausforderungen in der Softwarenentwicklung. Je mehr Design Patterns Sie kennen, desto schneller geht die Softwareentwicklung von der Hand. Design Patterns lassen sich in Erzeugungs-, Struktur- und Verhaltenspatterns unterteilen. Design Patterns speziell für Embedded-Software lassen sich in die folgenden Themen gruppieren: funktionale Sicherheit, Zugriffssicherheit, Zuverlässigkeit, Hardwarezugriff, Parallelisierung, Ressourcenzugriff und Multicore.

Automatenfunktionalität von der Applikation trennen

Das generische (für alle Fälle gültige) Verhalten in Embedded-Software ist sehr häufig durch Zustandsautomaten zu designen und zu implementieren. Doch wie modelliere (dokumentiere) und wie implementiere ich den Zustandsautomaten? Die spezielle Herausforderung bei der Implementierung in C besteht darin, die Automatenfunktionalität von der Applikation strikt zu trennen. Dieser Ansatz verbessert die Software-Qualitätsmerkmale erheblich.

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Für die gezielte Entwärmung von elektronischen Leistungshalbleitern auf der Leiterkarte, bieten sogenannte Leiterplattenkühlkörper aus thermischer und montagetechnischer Sicht, optimale Lösungsmöglichkeiten.

Elektronikbaugruppen werden immer kompakter gestaltet. Daher werden die verwendeten Raster der Steckverbinder vielfach kleiner. Das Raster 1,27mm gewinnt stetig an Bedeutung. 

Entwickler müssen heute vielfältige Faktoren berücksichtigen, wenn sie eine Anwendung projektieren. Insbesondere in weitverteilten, dezentralen Systemen, für die Sensoren und Aktoren inner- und außerhalb der Schaltschränke erforderlich sind.

Die SmartWire-DT Module ermöglichen die direkte Ansteuerung von Hydraulikventilen mit DIN-A Ventilanschluss. Sie sind Teil des intelligenten Verdrahtungssystems SmartWire-DT, mit denen Eaton die Funktionalität des Systems erweitert und auch die Ansteuerung von hydraulischen Schaltventilen möglich macht.

Die Ein- bzw. Ausgabemodule sind in zwei Gehäuse-Varianten verfügbar, als T-Connector zum Anschluss von 1 bis 4 Sensoren oder Aktoren und als Blockmodul mit optionaler Spannungsversorgung und Ausgängen bis 2A zum Anschluss von 4 bis 16 Sensoren oder Aktoren. Der Anschluss der Sensoren und Aktoren erfolgt über eine Standard M12-Leitungen.

Mit der für den Maschinen- und Anlagenbau entwickelten XV300-Serie überträgt Eaton Multitouch-Bedienstrukturen und -gewohnheiten aus der Consumer- in die Automatisierungswelt. Die hohe Systemleistung mit performantem Grafikprozessor ermöglicht es, moderne Bedieneroberflächen zu gestalten, schnelle Bildwechsel zu realisieren sowie multimediale Elemente zu integrieren.

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