Хто такий Embedded-розробник та які його задачі

За останні кілька років Embedded-розробка стала одним із провідних напрямків. Сталося це багато в чому завдяки зростанню популярності інтернету речей та смарт-девайсів. Embedded-девелопери, на відміну розробників ПЗ, повинні розбиратися у коді, а й мати глибоке розуміння апаратного забезпечення, на якому код працює.

Редакція Highload спробувала розібратися, що таке Embedded-розробка, як цей сегмент з’явився у IT і що має знати та вміти Embedded Developer.

---

Майже у всього, що нас оточує у повсякденному житті, є вбудоване програмне забезпечення: від розумного годинника до смарт-систем, телевізорів та електронних блоків керування в автомобілях. Ми навіть не замислюємося над тим, що пристрої, які ми використовуємо, мають своє базове ПЗ, яке і змушує їх працювати. Це ті ж комп’ютери зі своїм індивідуальним центром управління, та за його розробку відповідає Embedded Engineer.

Основне завдання Embedded-ПЗ — контроль та/або управління апаратною частиною пристрою.

Розробники вбудованого програмного забезпечення повинні приділяти особливу увагу тому, як код, який вони пишуть, взаємодіє з електронною начинкою пристрою. Тому інженери вбудованого програмного забезпечення не пишуть код для ПК — їх розробки потрібні іншим платформам (наприклад, для створення електронних плат з мікроконтролером, драйверів, процесорів тощо).

Найчастіше Embedded-розробники розробляють програмне забезпечення, яке є частиною системи. Інженер також допоможе протестувати всю систему, щоб переконатися в коректності її роботи.

Що таке Embedded-розробка та як розвивалася галузь

За останні 20 років Embedded-розробка дуже змінилася. Embedded інженери стали свідками значних змін у характері розробки вбудованого програмного забезпечення, і їх інтенсивність продовжує зростати. Вже помітні деякі цікаві тенденції у мовах програмування та операційних системах.

Область застосування розробки систем, що вбудовуються, сьогодні дуже широка:

• банкомати;
• платіжні термінали;
• електроніка на борту повітряних та морських суден;
• станки;
• різна техніка.

Програмне забезпечення та методи, які використовуються для створення систем, що вбудовуються, постійно вдосконалюються.

Обов’язки та завдання Embedded Engineer

Обов’язки Embedded Engineer часто залежать від досвіду та проєкту. Джуніор займається вивченням основ системи. Сеньйор може допомогти спроєктувати та покращити систему в цілому.

Основні завдання, які стоять перед Embedded Developer:

• Вибір апаратної платформи. Від правильності цього вибору залежатиме весь перебіг розробки. Якщо потужностей обраної платформи виявиться недостатньо для реалізації проєкту, доведеться обирати іншу і починати процес заново.
• Застосування потрібних алгоритмів. Щоб розпочати роботу, розробник повинен мати базовий функціонал і зуміти адаптувати під середовище вже існуючі алгоритми.

Що повинен знати та вміти Embedded Developer

Розробка Embedded-рішень потрібна для управління пристроями та машинами, що мають кардинальні відмінності від традиційних комп’ютерів. Типове вбудоване програмне забезпечення включає різні інструменти програмування, мікропроцесори і операційні системи.

Інженер-програміст Embedded-систем проєктує їх та гарантує отримання бажаних результатів. Він також проводить тестування таких продуктів, щоб визначити їхню працездатність, проводить планові перевірки та усуває будь-які проблеми, що виникають у роботі систем.

Основні обов’язки розробника вбудованих систем

• Встановлення специфікацій.
• Робота над програмними блоками
• Робота над архітектурою ПЗ.
• Проведення тестів та налагодження.
• Забезпечення коректної роботи коду.
• Аналіз та моніторинг Embedded-системи.

Інструменти для Embedded Engineer

Оскільки звичайні комп’ютери використовуються для різних функцій, вони застосовуються на різних пристроях, їх легко модифікувати. Вбудоване ПЗ переслідує певну мету, воно розроблене спеціально для пристрою, на якому працюватиме.

Нижче наведено список інструментів, які Embedded Developer використовує у своїй роботі:

• ARM Keil. Середовище розробки вбудованих програм. Сюди включені компілятори C/C++, налагоджувачі, компонувальники, асемблери та проміжні бібліотеки.

• Arduino. Це IDE з відкритим кодом, що допомагає в розробці програм для мікроконтролерів. Включає кілька функцій та бібліотек.

• MATLAB. Програмний пакет, що включає інструменти та мову програмування для обчислень. Використовується для створення інтерфейсів користувача, реалізації алгоритмів, роботи з графіками даних, матрицями.

• NetBeans. Інтегроване середовище розробки з відкритим кодом для розробки на Java 8. Включає інструменти PHP і C/C++ і можливість створювати додатки з використанням CSS, JavaScript і HTML.

• Eclipse. Найбільш широко використовується рішення серед Java-програмістів. Використовує модулі для взаємодії з різними мовами програмування (Ada, ABAP, C, C++, C#, Python, PHP і т. д.).

• Visual Studio. Інтегроване середовище розробки від Microsoft використовується для створення комп’ютерних програм, мобільних програм та вбудованого ПЗ.

• MPLAB X. Програма з відкритим вихідним кодом, призначена для використання з мікроконтролерами PIC та контролерами цифрових сигналів різних типів.

• Qt Creator. Інтегроване середовище розробки з безліччю бібліотек, API та інструментів для розробки Embedded-застосунків на C++, JavaScript та QML.

• Proteus. Програмний засіб планування.

• PyCharm. IDE для програмістів Python. Добре підходить для кросплатформенної розробки, підтримує JavaScript, CoffeeScript, TypeScript, Cython, SQL, HTML/CSS, AngularJS, Node.js, мови шаблонів та багато іншого.

Плюси та мінуси професії Embedded Developer

Embedded-розробка приваблює фахівців тим, що їхню роботу видно. Результати можна одразу оцінити. Приємно спостерігати за тим, як речі «оживають» та приносять користь людству. Професія Embedded Engineer дуже потрібна, конкуренція в цій сфері мінімальна.

До недоліків професії можна віднести:

• надто вузьку спеціалізацію;
• нестачу ресурсів для апаратного налагодження пристроїв;
• необхідність щоразу повністю занурюватися в новий проєкт та досконально його вивчати.

Адже специфіка роботи кожного окремого пристрою є індивідуальною. Іноді отриманий новий досвід не знаходить застосування надалі.

Як стати Embedded-розробником

Щоб стати Embedded Developer, перш за все потрібно володіти одною з найбільш застосовуваних у сфері мов програмування C. Незалежно від того, в якій галузі ви будете зайняті, з більшою ймовірністю можна відзначити, що працювати доведеться саме з ним.

1 Вивчіть мови C і C++

Мова програмування С — база для Embedded-розробки, вона обов’язкова до вивчення.

2 Потрібно знати «залізо» та його компоненти зсередини

Щоб написати код апаратного забезпечення, необхідно знати його пристрій. Недостатньо просто написати код, важливо розуміти, як працює обладнання, щоб у разі потреби усунути помилки та виправити поломки.

3 Розуміти, що таке RTOS

Операційна система реального часу відповідає за терміни виконання певної дії та розподіляє ресурси на таку операцію. Всі дані обробляються одночасно в режимі реального часу. Як фахівець, ви маєте бути впевнені, що RTOS не пропустить термін виконання своїх завдань.

4 Необхідне правильне управління ресурсами системи

Вбудована система залежить від апаратних ресурсів. Для її ефективної роботи важливим є правильний розподіл ресурсів між оперативною пам’яттю, ПЗП Постійний запам'ятовуючий пристрій — енергонезалежна пам'ять, використовується для зберігання масиву незмінних даних, центральним процесором. 

Скільки заробляє Embedded-розробник

У середньому Junior Embedded Developer заробляє від $800. При цьому найчастіше роботодавець шукає таку позицію фахівця вже з досвідом роботи. Середня зарплата для Middle та Senior розробників від $4000 та $5000 відповідно.

Майте на увазі, що це середні значення, і вони можуть змінюватись, особливо якщо ви шукаєте роботу в іншій країні. На віддаленні позаштатні інженери із вбудовуваного програмного забезпечення можуть заробляти в середньому $78 за годину.

Перспективи кар’єрного росту

Щоб продовжувати розвиватися в області Embedded, важливо не зупинятися і продовжувати вивчення вбудованих систем і нових напрямків, де свої знання можна застосувати на практиці.

Embedded Engineer відповідає за проєктування, розробку та обслуговування вбудованих систем у продуктах. Якщо ви розумієтеся на технологіях і любите щось створювати, Embedded-розробка може стати для вас кар’єрою.

З джуна можна вирости в архітектора, стати тимлідом своєї команди або навіть спробувати себе у суміжних сферах. Космічному кораблебудуванню теж потрібні фахівці 😉

Висновок

Розробка вбудованого програмного забезпечення — перспективний кар’єрний шлях як для новачків, так і для інженерів з досвідом.

Embedded-системи відіграють життєво важливу роль у розробці нових технологій, а тому попит на їх розробку тільки зростатиме.