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Diseño de firmware integrado - Diseño de firmware integrado
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Diseño de firmware integrado

La realización de pruebas del sistema garantiza que el producto cumple o supera los requisitos especificados.

El diseño de firmware integrado, incluidas las pruebas del sistema, garantiza que el producto supere los requisitos especificados.

Seguimos un proceso de cinco pasos en el diseño del firmware.

En los últimos años, hemos dedicado mucho tiempo a asesorar y capacitar a equipos de desarrollo de software. También hemos desempeñado un papel esencial en el desarrollo de firmware para productos y líneas de productos exitosos y duraderos.

Dominar la creación de una arquitectura de firmware sólida y rediseñar el software heredado al mismo tiempo puede ser un proceso desafiante y que requiere mucho tiempo.

Sin embargo, hemos simplificado este viaje en cinco pasos distintos, que sirven como base para guiar a nuestro equipo a comenzar con el pie derecho.

Paso 1: Determinar las especificaciones necesarias.

Los requisitos claros son cruciales antes de comenzar el diseño arquitectónico de un sistema integrado o su firmware. Los requisitos definidos con precisión describen los atributos y cualidades necesarios de un producto.

¿Qué ofrece el producto al usuario? Es esencial señalar que un requisito bien elaborado se concentra en el "qué", evitando detalles sobre el "cómo" lograr una característica particular dentro de un contexto más amplio.

Cada declaración de requisitos debe poseer claridad y capacidad de prueba para garantizar que sea fácilmente entendible y verificable. Una declaración clara es concisa y directa y no requiere más explicaciones.

El elemento clave es la capacidad de prueba. Un requisito bien redactado permite la creación sencilla de una colección de pruebas para verificar que se ha cumplido el requisito.

Un conjunto completo de requisitos consta de declaraciones escritas que comienzan con la frase clave "el [producto] debe...".

Estas declaraciones evitan especificar detalles de implementación, asegurando que sean claras, inequívocas y comprobables. Como resultado, una arquitectura sólida depende de requisitos bien definidos.

Paso 2: Diferenciar entre arquitectura y diseño

Con el tiempo, hemos observado que muchos ingenieros y sus gerentes luchan por diferenciar entre los distintos componentes o niveles de ingeniería de firmware.

La arquitectura del sistema es la capa superior de la funcionalidad del producto. Esta capa define características duraderas, lo que dificulta su cambio. Como resultado, es importante evaluar minuciosamente los propósitos específicos y aprobados del producto.

El diseño del sistema sirve como capa intermedia de implementación. Es importante tener en cuenta que la arquitectura no incluye los detalles de los nombres de funciones o variables. Estos detalles están documentados en el documento de diseño del firmware.

Ejemplos de estos detalles incluyen nombres de tareas y responsabilidades asociadas en subsistemas o controladores de dispositivos designados, la marca RTOS seleccionada (si corresponde) y especificaciones de interfaz entre subsistemas.

La implementación es la etapa más detallada del proceso. Las interfaces claras establecidas durante la fase de diseño permiten a los ingenieros ejecutar simultáneamente componentes individuales.

La importancia de estos desafíos puede diferir en diversas industrias, pero consistentemente involucran tres obstáculos cruciales que requieren atención cuidadosa: cumplir con plazos ajustados, realizar pruebas exhaustivas y gestionar eficazmente la diversidad. Abordar estas preocupaciones representa los últimos tres pasos.

Paso 3: gestión del tiempo

Las especificaciones del producto incluirán plazos. Por lo general, los productos tienen una combinación de requisitos de tiempo no real, tiempo real suave y tiempo real estricto.

Establecer plazos flexibles a menudo puede resultar un desafío. Una vez establecidos los plazos, el primer paso es realizar la transición de tantos requisitos de puntualidad del software al hardware como sea posible.

Mantener una distinción clara entre la funcionalidad en tiempo real y el resto del software tiene un gran valor por dos razones. En primer lugar, simplifica el diseño y la implementación del software en tiempo no real.

Segregar los requisitos de puntualidad del cuerpo principal del software permite que los implementadores menos experimentados creen código que no ponga en peligro la seguridad del usuario.

La combinación de funcionalidad en tiempo real también simplifica el análisis necesario para demostrar el cumplimiento de los plazos.

Paso 4: Diseño orientado a pruebas

Las pruebas son cruciales para cada sistema integrado. La realización de pruebas en múltiples niveles es obligatoria y muy importante. Los principales niveles de prueba comprenden:

1. Las pruebas del sistema verifican si el producto cumple o excede los requisitos especificados. Normalmente, las pruebas deben desarrollarse fuera del departamento de ingeniería, pero también pueden integrarse en un conjunto de pruebas creado por ingenieros.

2. Las pruebas de integración verifican que un grupo específico de subsistemas, tal como se define en los diagramas arquitectónicos, interactúan con precisión para producir resultados significativos. El enfoque más eficaz para desarrollar pruebas de integración suele estar dirigido por un equipo de pruebas o un experto en ingeniería de software.

3. Las pruebas unitarias confirman que los componentes de software designados, especificados en el diseño intermedio, funcionan según lo previsto por el desarrollador.

Las pruebas unitarias evalúan la API (Interfaz de programación de aplicaciones) pública que el componente presenta a otros elementos. Idealmente, los desarrolladores deberían crear pruebas unitarias para su propio código para maximizar su efectividad.

Entre los tres, las pruebas del sistema suelen ser las más sencillas de desarrollar. Una prueba de ingeniería o de aceptación en fábrica puede requerir la creación de un arnés de prueba, pero esto generalmente es menos complejo que las pruebas unitarias y de integración, que exigen una comprensión más profunda de las operaciones internas del dispositivo.

Para simplificar el desarrollo, el uso y el mantenimiento de las pruebas unitarias y de integración, es beneficioso estructurar el firmware de acuerdo con un marco de pruebas de software. La estrategia óptima es diseñar la comunicación entre todos los elementos del software en los niveles que se van a probar.

Paso 5: Prepárese para el cambio

Durante la fase de arquitectura del firmware, es crucial priorizar el manejo de la diversidad de funciones y las personalizaciones de productos. Para prepararse para posibles cambios, es esencial comprender los tipos de alteraciones que pueden ocurrir en su producto específico.

Estructura el firmware de manera que simplifique la implementación de estos cambios. Con una arquitectura de software adecuada, el manejo de la diversidad de funciones se puede lograr a través de una única compilación de software que utiliza interruptores de comportamiento en tiempo de compilación y/o tiempo de ejecución dentro del firmware.

De manera similar, una arquitectura más sólida facilita la integración de nuevas funciones sin problemas sin comprometer la funcionalidad del producto.


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