Представьте, что вы не просто пишете программу для устройства, а строите полноценную службу доставки данных. Ваша прошивка (firmware) — это не главный герой, а курьер, чья задача — максимально эффективно и надёжно доставить ценный груз — данные. Всё в коде должно быть подчинено этой цели.
Смена парадигмы: От "железного" мышления к "информационному"
Старый подход (Устройство-центричный):
Инженер думает: "У меня есть микроконтроллер, датчики, кнопки. Надо написать код, который опрашивает эти кнопки и считывает показания с датчиков". Код часто превращается в клубок условий (if/else), который просто реагирует на события. Данные — это побочный продукт.
Новый подход (Data-Centric — "Данные в центре всего"):
Инженер думает: "Какие данные я хочу получить от этого устройства? Какого они качества? Кому и в каком виде они нужны?". Прошивка проектируется от данных, а не от железа. Аппаратная часть становится просто "источником" для этих данных.
Ключевые технические принципы такого подхода
А) Модель данных — это главный документ.
Прежде чем писать код, вы должны создать чёткую модель данных. Это как схема базы данных для вашего устройства.
- Что это значит на практике: Вы определяете:
Какие данные вы собираете (температура, влажность, статус кнопки).
Как они выглядят (тип данных: float, uint32_t, bool).
Откуда они приходят (какой датчик или процесс).
Куда они должны быть доставлены (локальное хранилище, облако, интерфейс пользователя).
Б) Данные — это "события" (Events), а не просто переменные.
Вместо того чтобы постоянно опрашивать датчик в цикле ("А не изменилась ли температура?"), ваш код должен генерировать событие как только данные действительно изменились или появились новые.
- Техническая реализация: Используются очереди сообщений (message queues). Когда датчик считывает новое значение, он не кладёт его в глобальную переменную, а помещает пакет данных (message)
в очередь. Другие части программы (например, модуль для отправки в сеть
или модуль для сохранения в память) "просыпаются" по приходу сообщения в очередь и обрабатывают его. Это делает систему:
Более предсказуемой: Избавляет от гонок состояний (race conditions).
Легко расширяемой: Добавили нового потребителя данных? Просто подпишите его на нужную очередь.
Эффективной: Процессоры не тратят время на пустой опрос (polling).
В) Разделение ответственности (Separation of Concerns).
Код должен быть разделён на независимые модули, каждый из которых отвечает за свою часть работы с данными.
- Пример структуры:
Драйвер датчика: Только считывает "сырые" данные с железа.
Модуль обработки: Фильтрует, калибрует и преобразует сырые данные в осмысленную информацию (например, пересчитывает значения АЦП в вольты).
Модуль коммуникации: Берёт готовые данные из очереди и упаковывает их для отправки по Wi-Fi, BLE или другому интерфейсу.
Менеджер данных: Решает, что с данными делать дальше — сохранить, отправить или проигнорировать.
Осязаемые выгоды
- Более надёжный и стабильный код. Ошибка в одном модуле (например, "завис" датчик) не потянет за собой всю систему, потому что модули изолированы очередями.
- Невероятная лёгкость тестирования. Вы можете тестировать каждый модуль по отдельности, просто "подсовывая" ему в очередь тестовые данные и проверяя результат на выходе. Не нужно эмулировать всё железо.
- Проще в разработке и поддержке. Над разными модулями могут работать разные команды. Новичку проще разобраться в коде, потому что он имеет чёткую структуру.
- Система лучше масштабируется. Захотелось добавить новый способ передачи данных? Просто напишите новый модуль-потребитель и подпишите его на существующую очередь. Старый код трогать не нужно.
Итог
Перестаньте писать прошивку как набор реакций на кнопки и прерывания; начните проектировать её как конвейер для обработки и доставки данных — и вы получите гораздо более качественный, гибкий и простой в поддержке продукт.
Ссылка на первоисточник: https://www.designnews.com/embedded-systems/data-should-dictate-firmware-designs
Вам также могут понравиться: