Я ничего не имею против микропрограмм или разработчиков микропрограмм (я сам занимался созданием микропрограмм). Но мы действительно должны меньше писать микропрограммы и больше — программное обеспечение. На самом деле я разочарован тем, что разработчики микропрограмм пишут их как микропрограммы!
Инженеры, не занимающиеся разработкой встраиваемого программного обеспечения, тоже пишут микропрограммы! Вы тоже фактически пишете микропрограммы, когда внедряете SQL в свой код или когда ставите его в зависимость от платформы. Разработчики приложений для Android пишут микропрограммы, когда не отделяют бизнес-логику от Android API.
Я участвовал в разработке многих проектов, где грань между прикладным кодом (программным обеспечением) и кодом, взаимодействующим с оборудованием (микропрограммой), была размыта до полного исчезновения. Например, в конце 1990-х годов мне посчастливилось участвовать в перепроектировании подсистемы коммуникации с целью перехода от технологии мультиплексирования с разделением по времени (Time-Division Multiplexing; TDM) к технологии передачи голоса по протоколу IP (Voice Over IP; VOIP). Технология VOIP широко используется в наши дни, а технология TDM считалась современной в 1950 — 1960-х годах и широко применялась в 1980 — 1990-х годах.
Всякий раз, когда у нас появлялся вопрос к инженеру-системотехнику о том, как вызов должен реагировать в той или иной ситуации, он исчезал и спустя какое-то время появлялся с очень подробным ответом. «Откуда ты это узнал?» — спрашивали мы. «Из кода продукта», — отвечал он. Запутанный и устаревший код служил справочником по новому продукту! Существующая реализация не имела разделения между TDM и бизнес-логикой, выполняющей вызовы. Весь продукт целиком зависел от оборудования/технологий, и этот клубок нельзя было распутать. Весь продукт фактически был микропрограммой.
Рассмотрим другой пример: управляющие сообщения поступают в систему через последовательный порт. Неудивительно, что в такой системе имеется обработчик/диспетчер сообщений. Обработчик сообщений знает их форматы, может их анализировать и передавать коду, который сгенерирует ответ. Ничто из перечисленного не вызывает удивления, кроме того, что обработчик/диспетчер сообщений находится в том же файле, что и код, взаимодействующий с микросхемой UART
[56]. Обработчик сообщений инфицирован деталями, имеющими отношение к микросхеме UART. Он мог бы быть программным обеспечением с потенциально большим сроком службы, но вместо этого он стал микропрограммой. Обработчику сообщений отказано в праве быть программным обеспечением — и это неправильно!
Я давно знал и понимал важность отделения программного обеспечения от оборудования, но слова Дуга прояснили, как использовать термины программное обеспечение и микропрограмма в отношении друг к другу.
Это ясное сообщение для инженеров и программистов: прекратите писать так много микропрограмм и дайте своему коду шанс служить долго. Конечно, потребовать этого не получится. Но давайте посмотрим, как сохранить архитектуру встраиваемого программного кода в чистоте, чтобы дать программному обеспечению шанс служить долго.
Тест на профпригодность
Почему так много программного обеспечения превращается в микропрограммы? Похоже, что основная причина заключается в стремлении получить действующий встраиваемый код и практически не уделяется внимания его структурированию для увеличения срока службы. Кент Бек описывает три шага в создании программного обеспечения (далее в кавычках приводятся слова Кента, а курсивом выделены мои комментарии):
1. «Сначала заставьте его работать». Вы останетесь не у дел, если он не работает.
2. «Затем перепишите его правильно». Реорганизуйте код, чтобы вы и другие смогли понимать и развивать его, когда потребуется что-то изменить или понять.
3. «Затем заставьте его работать быстро». Реорганизуйте код, чтобы добиться «необходимой» производительности.
Большая часть встраиваемых систем, которые мне приходилось видеть, похоже, писалась с единственной мыслью в голове: «Заставьте его работать», — и иногда с навязчивой идеей: «Заставьте его работать быстро», — воплощаемой введением микрооптимизаций при каждом удобном случае. В своей книге The Mythical Man-Month
[57] Фред Брукс предлагает «планировать отказ от первой версии». Кент и Фред советуют практически одно и то же: узнайте, как это работает, и найдите лучшее решение.
Встраиваемое программное обеспечение ничем не отличается в отношении этих проблем. Многие невстраиваемые приложения доводятся только до стадии «работает», и мало что делается, чтобы код получился правильным и служил долго.
Получение работающего приложения — это то, что я называю тестом на профпригодность для программиста. Программист, разрабатывающий программное обеспечение, встраиваемое или нет, который заботится только о том, чтобы получить работающее приложение, наносит вред своим продуктам и работодателю. Программирование — это нечто большее, чем умение писать работающие приложения.
В качестве примера взгляните на следующие функции, находящиеся в одном файле маленькой встраиваемой системы, написанные в ходе прохождения теста на профпригодность:
ISR(TIMER1_vect) { ... }
ISR(INT2_vect) { ... }
void btn_Handler(void) { ... }
float calc_RPM(void) { ... }
static char Read_RawData(void) { ... }
void Do_Average(void) { ... }
void Get_Next_Measurement(void) { ... }
void Zero_Sensor_1(void) { ... }
void Zero_Sensor_2(void) { ... }
void Dev_Control(char Activation) { ... }
char Load_FLASH_Setup(void) { ... }
void Save_FLASH_Setup(void) { ... }
void Store_DataSet(void) { ... }
float bytes2float(char bytes[4]) { ... }
void Recall_DataSet(void) { ... }
void Sensor_init(void) { ... }
void uC_Sleep(void) { ... }
В таком порядке функции были объявлены в файле с исходным кодом. А теперь разделим их и сгруппируем по решаемым задачам:
○ функции, реализующие предметную логику:
• float calc_RPM(void) { ... }
• void Do_Average(void) { ... }
• void Get_Next_Measurement(void) { ... }
