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高质高效嵌入式软件开发    
 
李云
现任诺基亚西门子网络技术有限公司软件系统架构师 Architect
报名课程   292 次浏览    29 次 
时间地点:上海 北京、深圳根据报名开班
课程费用: 5000元/人 详见 公开课学习手册
企业内训: 可以根据企业需求,定制内训,详见 内训学习手册
 
    从事嵌入式软件开发,最困难的莫过于学习操作系统原理和处理器方面的知识。讲解操作系统原理如果以Linux、Windows CE、VxWorks等成熟的操作系统为素材并不好,因为它们太大,很容易让人“只见森林不见树木”,也容易让人望而生畏而失去学习的兴趣和信心。从软件开发的角度来看,操作系统的概念和实现原理一旦掌握,不论基于哪一个操作系统做开发都只是调用不同的函数而已。为了让学员获得最好的学习体验,本课程以讲师自己设计的一个实现简洁、完整的“实时”操作系统 — ClearRTOS,为基础,通过渐进式的方式细致地讲解操作系统的概念和实现原理。至于处理器方面的知识,本课程没有针对某一具体处理器,而是就编程方面所需的通用知识进行了讲解。对这些通用知识的掌握,将使得处理器对于学员不再那么神秘。

与非嵌入式软件开发采用集成开发环境不同,嵌入式软件开发大多是基于命令行的。软件开发工程师除了进行编码工作,还得能驾驭自己的编译环境并运用其他的开发工具辅助开发工作。本课程以来自GNU的工具为例帮助学员战胜这一挑战。值得强调的是,其中花了较大的篇幅帮助学员成为Makefile方面的专家。

要实现高质高效地从事软件开发工作,工程师还必须理解软件设计的重要性,并借助一定的质量保证方法论来提高工作质量和效率。软件设计和质量保证方法论是业内比较抽象和高级的话题,为此本课程通过带领实践的方式逐步展开讲解,以帮助学员获得一些实用的设计原则、最佳实践和一套有效的质量保证方法论。

总而言之,本课程从知识、工具、方法和思想这四大方面全面讲解如何专业地从事嵌入式软件开发,致力于帮助学员全面走向高质高效编程。

 
培训目标
  • 掌握嵌入式软件开发所需的与处理器相关的通用知识。
  • 明白信号完整性对嵌入式软件开发的影响。
  • 掌握嵌入式软件开发所需掌握的GNU工具。包括make、gcc、binutils、ld和gdb。
  • 实现更加深入地理解C编程语言。
  • 了解引导加载器的大致工作原理和功能。
  • 掌握实时操作系统的设计和实现原理。包括多任务、任务同步通讯、内存管理、设备管理和定时器管理。
  • 理解设计是软件质量之本,并掌握一种有效的模块管理、错误管理和目录结构管理方法。
  • 理解什么是可开发性问题和了解一种解决方法。
  • 理解平台与框架开发是打造高质量软件之路。
  • 理解软件开发的困难和质量保证需要系统性的方法论。
  • 理解软件工程的工作习惯对软件质量的影响。掌握一些终身受用的编程好习惯。
  • 理解单元测试的重要性,并掌握一种简单有效的部署方法。
  • 理解代码覆盖、静态分析和动态分析对构建高质软件的重要性。
培训对象:以C为编程语言的嵌入式和非嵌入式软件开发工程师。
学员基础:部分内容适合软件质量相关管理人员。
授课方式: 定制课程 + 案例讲解 + 小组讨论,60%案例讲解,40%实践演练
培训内容: 2天
学习导引
  1. 学什么?
  2. 怎么学?
  3. 工程师技术能力层次模型
  4. 高质高效软件开发组织能力模型
[硬件篇] 处理器的基本概念
  1. 微处理器与微控制器
  2. 寄存器
  3. 处理器的启动
  4. 输入与输出
  5. 指令与数据
  6. 中断
  7. 字节序
  8. 边界对齐
  9. 断点
  10. 内存管理单元
  11. 1缓存
[硬件篇] 开发活动中的硬件问题
  1. 两个软件异常案例
  2. 异常的背后 — 信号完整性
  3. 应对信号完整性问题的方法
[工具篇] make,开发环境全能管家
  1. 从最简单的Makefile中了解规则
  2. 创建基本的编译环境
  3. 提高编程环境的实用性
  4. 打造更专业的编译环境
  5. 理解make的解析行为
  6. Makefile的调试
  7. make的常用选项
  8. 活用make
[工具篇] gcc,C语言编译器
  1. 交叉编译用其环境
  2. gcc幕后工作原理
  3. 实用的gcc选项
[工具篇] bintuils工具集,软件开发利器
  1. addr2line,指令地址翻译器
  2. ar,静态库生成器
  3. nm,符号显示器
  4. objdump,信息查看器
  5. objcopy,段剪辑器
  6. size,段大小观察器
  7. strings,字符串窥视器
  8. strip,程序文件瘦身器
[工具篇] ld,链接器
  1. 重定位的概念
  2. 链接脚本
[编程语言篇] 掌握必要的汇编知识
  1. AT&T和Intel语法格式
  2. as的语法
  3. 嵌入汇编的语法
[编程语言篇] 深入理解程序的结构
[编程语言篇] ABI/EABI规范,缔造程序兼容合约
  1. 定义基本数据结构
  2. 规范字节对齐处理
  3. 分配寄存器的功能
  4. 规定栈帧结构
[编程语言篇] 混淆指针与数组所导致的问题
  1. 问题示例
  2. 问题分析
  3. 问题成因
  4. 预防措施
[编程语言篇] volatile,让我保持原样
  1. 从例子理解volatile
设计篇] 设计,软件质量之本
  1. 软件设计是什么
  2. 软件质量的概念
  3. 阻碍改善设计的常见观念
  4. 如何提高设计能力
  5. 设计模式、设计原则和设计思想
  6. 放之四海皆适用的设计原则
[设计篇] 模块管理,保障系统有序运行
  1. 模块管理参照系
  2. 设计思路
  3. 程序实现
  4. 模块管理的一些思考
[设计篇] 错误管理,不可获缺的用户需求
  1. 现状与出路
  2. 表达错误的通用方法
  3. 优化错误日志
[设计篇] 目录结构管理,使项目进展更顺利
  1. 规划目录结构的意义
  2. 出色目录结构的特点
  3. 一个示例
[设计篇] 平台与框架开发,高质量软件打造之路
  1. 系统库、平台和框架
  2. 本质和优点
  3. 架构模型
  4. 困境与生命周期理论
[设计篇] 可开发性设计,一种高效且经济的开发模式
  1. 可开发性问题一瞥
  2. 可开发性设计的内涵
  3. 设备抽象层
  4. 更复杂的设备抽象层
  5. 图形界面的可开发性设计
  6. 其他可开发性设计
[操作系统篇] 引导加载器,系统启航者
  1. 功能
  2. 文件存储布局
  3. 程序加载原理
  4. 优点
[操作系统篇] 任务,软件基本调度单元
  1. 任务情景
  2. 任务调度
  3. 任务的生命周期
  4. 任务控制
  5. 竞争问题与中断控制
  6. 任务与中断状态
  7. 任务栈溢出检测
  8. 滴答与空闲任务
  9. 多任务环境控制
  10. 任务模块管理
  11. 1task1示例程序
  12. 1任务钩子函数
  13. 1任务变量
  14. 1其它概念与思考
[操作系统篇] 任务同步与通信,实现协同工作
  1. 信号量
  2. 互斥锁
  3. 事件
  4. 消息队列
  5. 死锁及预防
[操作系统篇] 内存管理,协调动态内存的使用
  1. 堆管理(含内存溢出和泄漏检测)
  2. 内存池管理
[操作系统篇] 设备管理,方便与外设交互
  1. 字符设备管理
  2. 中断管理
  3. 设备管理的主要程序实现
  4. 设备驱动程序实现
  5. 驱动安装与设备注册
[操作系统篇] 定时器,程序闹钟
  1. 软件定时器分类
  2. 设计思路
  3. 中断回调定时器
  4. 定时误差
  5. 提高遍历效率
  6. 改善实时性
  7. 任务回调定时器
[质量保证篇] 质量保证导言
  1. 软件开发的特点
  2. 保证质量的关键要素
  3. 质量保证需要系统性的方法论
  4. 走出质量困境的指导性思想
[质量保证篇] 编程好习惯,质量保证的基本条件
  1. 一些终生受用的编程好习惯
[质量保证篇] 单元测试,被忽视的质量保证方法
  1. 警惕单元测试无用论
  2. 一个简单但不完善的单元测试例子
  3. 构建单元测试框架
  4. 无缝整合单元测试
  5. 几个实施问题
  6. 桩函数和打桩
  7. 错误注入,一种可测试性设计
  8. 平台开发与单元测试
  9. 被测行为的确定性
  10. 被测用例的有效性
[质量保证篇] 代码覆盖,单元测试效果的衡量指标
  1. 了解代码覆盖工具
  2. 无缝整合代码覆盖
  3. 三个代码覆盖度量指标
[质量保证篇] 静态分析,防止将失误带给用户
  1. 认识静态分析工具
  2. 无缝整合静态分析工具
[质量保证篇] 动态分析,使程序更健壮
  1. 结识动态分析工具
  2. 无缝整合动态分析工具
[质量保证篇] 性能分析,让优化程序有的放矢
  1. 初探性能分析工具
  2. 无缝整合性能分析工具
[质量保证篇] qBench,一个开发高质软件的工作台

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