Embedded-розробник: хто це і що входить до його обов'язків

В останні роки ми бачимо зростання популярності інтернету речей - системи обчислювальних пристроїв, які можуть збирати та передавати дані по Мережі без участі людини. До них відносяться різні смарт-девайси, наприклад, розумні системи безпеки, фітнес-трекери, роботи-пилососи та віртуальні помічники, такі як Google Home.

Така ситуація стала тригером зростання затребуваності Embedded-девелоперів. Це фахівці, які, на відміну від звичайних розробників програмного забезпечення, вміють як писати код, так і глибоко розуміють апаратну частину пристроїв, у яких працює софт.

У цій статті намагатимемося глибше розібратися в спеціальності Embedded-розробника, як вона з'явилася в IT-індустрії, і які знання вам знадобляться стати частиною цього напряму.

Особливості Embedded-розробки

Користуючись звичними гаджетами в повсякденному житті ми рідко замислюємося, що вони мають вбудоване програмне забезпечення, яке і змушує їх працювати. Наприклад, встановлюючи нагадування у смарт-годиннику мало хто думає, що в цей момент відбувається «під капотом». У той же час, кожен такий пристрій, від телевізора до електронного блоку керування в автомобілі - це той самий комп'ютер із власним центром керування, і саме за його створення відповідає Embedded-девелопер.

Розробники вбудованого програмного забезпечення рідко пишуть код для комп'ютера. Натомість до їх обов'язків входить створення софту, який буде взаємодіяти з електронною начинкою різних пристроїв, а також контроль та управління апаратною частиною. Найчастіше вони розробляють програмне забезпечення, яке стане частиною загальної системи. Наприклад, при створенні автоматизованого КПП на території підприємства до обов'язків Embedded-інженера може входити управління шлагбаумом, який підніматиметься або опускатиметься при виконанні потрібних умов.

Історія розвитку Embedded-розробки

Не будемо вдаватися в довгий історичний екскурс, але в останнє 20-річчя індустрія Embedded-Розробки пережила великі зміни, у тому числі в характері створення вбудованого ПЗ. Стала помітна навіть зміна тенденцій у технологіях — мови програмування та операційні системи адаптуються до нового ринку та пропонують девелоперам ефективніші інструменти.

Якщо говорити про сферу застосування систем, що вбудовуються в даний час, то вона досить велика. До неї можна віднести:

платіжні термінали;
банкомати;
автомобільну електроніку;
автоматизовані верстати на заводах та підприємствах;
різну побутову техніку.

Методи та технології для створення вбудованих систем постійно вдосконалюються. Тому, якщо ви хочете побудувати кар'єру в цій галузі, вам доведеться постійно навчатися, щоб залишатися в курсі останніх трендів і вміти використовувати їх на практиці.

Які завдання вирішує Embedded Engineer

Зона відповідальності Embedded-інженера часто залежить від його досвіду та конкретного проєкту. Junior найчастіше займається вивченням основ системи, а до завдань Senior-фахівця входитиме проєктування системи та робота над підвищенням її ефективності.

Embedded-розробник має два основні завдання:

Вибір апаратної платформи. Цей вибір впливає весь хід подальшої розробки. Якщо можливостей та потужності платформи виявиться недостатньо, її доведеться міняти, а отже, починати всю реалізацію заново.
Використання необхідних алгоритмів. Для початку роботи над проєктом у розробника має бути базовий функціонал, який він зможе адаптувати під потрібне середовище та вже існуючі алгоритми.

Пристрої, для яких розробляється вбудоване програмне забезпечення, часто кардинально відрізняються від класичних комп'ютерів. Проте Embedded-систем займається їх проєктуванням та гарантує отримання бажаного результату. До основних обов'язків такого девелопера належать:

Встановлення специфікацій.
Розробка архітектури ПЗ.
Реалізація різноманітних програмних блоків.
Забезпечення правильної роботи коду відповідно до очікувань проєкту.
Аналіз Embedded-системи.
Тестування та налагодження системи.

Якими інструментами користується Embedded Engineer

На відміну від класичного програмного забезпечення, яке призначене для роботи на безлічі комп'ютерів, Embedded-системи створюються під індивідуальні потреби конкретного пристрою та мають певну мету.

Відповідно, таким розробникам потрібні спеціалізовані інструменти та технології. Розглянемо основні їх:

ARM Keil. Середовище розробки вбудованого софту, що включає компілятори для мов C/C++, інструменти для налагодження, компонувальники та проміжні бібліотеки.
NetBeans. Open-source - середовище розробки для Java 8, яке оснащене інструментами PHP і C/C++, а також має можливість написання вбудованого софту із застосуванням таких технологій, як CSS, JavaScript і HTML.
Arduino. Ще одна IDE з відкритим вихідним кодом, яка майже незамінна під час розробки сервісів для мікроконтролерів. Має кілька зручних функцій і бібліотек.
MATLAB. Програмний пакет, до якого увійшли інструменти та мова програмування для здійснення різних математичних обчислень. Найчастіше використовується під час роботи з матрицями, графіками даних та реалізації алгоритмів.

Visual Studio. Інтегроване середовище розробки від Microsoft, що часто використовується при розробці десктопного програмного забезпечення, мобільних додатків та вбудованого софту.
Eclipse. Досить популярне рішення серед Java-розробників. Має різні модулі, що підключаються для взаємодії з безліччю мов програмування, включаючи Python, C/C++/C#, PHP та інші.
Proteus. Досить популярне програмне рішення для планування.
MPLAB X. Програма, що забезпечує взаємодію з мікроконтролерами PIC та контролерами цифрових сигналів. Дуже корисна при створенні вбудованого софту.
Qt Creator. Інтегроване середовище розробки, що містить більшу кількість бібліотек, API та різних інструментів для реалізації Embedded-рішень мовами C++, JavaScript та QML.
PyCharm. IDE для Python-розробників, що ідеально підходить для реалізації крос-платформних сервісів. Дозволяє працювати з безліччю технологій, включаючи JavaScript, TypeScript, SQL, HTML/CSS, AngularJS, Node.js, мови шаблонів та інше.

Переваги роботи Embedded Developer

Професія Embedded-інженера приваблива тим, що фахівець одразу може оцінити результат своєї роботи. Погодьтеся, приємно спостерігати, коли звичайні речі оживають завдяки твоєму коду і починають приносити користь.

Цей напрямок дуже затребуваний на ринку, а от конкуренція навпаки мінімальна. Тому, якщо ви хочете програмувати вбудовані системи, то зможете цілком швидко просунутися кар'єрними сходами від звичайного джуна до архітектора або тімліда.

Заробітна плата Embedded-розробників також приємна. У середньому Junior отримує від $800, а Middle та Senior можуть розраховувати на середню зарплату $4000 та $5000 відповідно.

За всіх переваг є у професії і свої недоліки:

досить вузька спеціалізація;
необхідно повністю занурюватися у кожен новий проєкт та досконально вивчати нюанси;
обмеженість ресурсів для апаратного налагодження.

Справа в тому, що кожен пристрій має індивідуальні специфікації, через що фахівцю доводиться витрачати час на їх вивчення. Однак у цьому є свої плюси — ви точно застраховані від професійного вигоряння від монотонної та однотипної роботи.

Як стати Embedded-інженером

Для успішної роботи в області Embedded вам знадобляться ширші знання, ніж у звичайного розробника. Але якщо цей напрямок вас дійсно приваблює, рекомендуємо вивчати:

Мови програмування C та C++. Вони найбільш застосовувані в цій галузі, тому незалежно від проєктів вам з великою ймовірністю доведеться працювати саме з ними.
Компоненти, що використовуються у «залізі». Для створення ефективного софту, що вбудовується, вам потрібно розуміти, як пристрої працюють зсередини. Тут не досить просто написати код.
Особливості управління ресурсами системи. Вбудована система повністю залежить від апаратних ресурсів, тому вам потрібно вміти грамотно розподіляти навантаження між оперативною пам'яттю, ПЗП та центральним процесором.
Роботу із RTOS. RTOS, чи операційна система реального часу управляє термінами виконання кожної операції та розподіляє ресурси. Як Embedded-інженер, ви повинні стежити за тим, щоб терміни виконання кожного завдання не були пропущені і вміти вибудовувати правильну обробку даних.

Висновок

Вбудовані системи відіграють важливу роль у створенні інноваційних пристроїв та технологій, тому попит на розробників у цій галузі лише збільшуватиметься. Побудувати багатообіцяючу кар'єру Embedded-розробника можуть не лише досвідчені інженери, а й новачки в IT-індустрії. Щоб не пропустити навчання за цим напрямом у SpaceLAB — стежте за нашим блогом на сайті та в Telegram-каналі, де ми заздалегідь публікуємо інформацію про відкриття наборів у групи.