Nella progettazione di un sistema embedded, hardware e firmware vengono spesso descritti come due attività distinte. Nella realtà, le decisioni prese su uno influenzano continuamente il comportamento e le possibilità dell’altro.
Per questo, affrontare hardware e firmware come due progetti separati può portare a criticità che emergono solo durante l’integrazione, quando modificare una scelta progettuale può diventare più complesso, richiedere più tempo e avere conseguenze sull’intero sviluppo.
Un approccio di hardware-software co-design parte invece da un principio diverso: progettare il sistema nel suo insieme.
Hardware e firmware devono parlarsi fin dall’inizio
La scelta di un microcontrollore, per esempio, non dipende soltanto dalle sue caratteristiche hardware. Occorre considerare le risorse necessarie al firmware, le periferiche, le interfacce di comunicazione, i requisiti real-time, i consumi, le modalità di aggiornamento e le possibili evoluzioni future del prodotto.
Lo stesso vale nella direzione opposta.
Una determinata funzione può essere implementata via hardware oppure gestita dal firmware. La scelta più efficace dipende dai requisiti del sistema: prestazioni, affidabilità, consumi, costi, manutenibilità e vincoli applicativi.
È proprio in questa zona di confine che il confronto tra competenze diventa particolarmente importante.
I vantaggi del co-design nei sistemi embedded
Pensare hardware e firmware insieme consente di affrontare prima alcune delle questioni che possono diventare critiche nelle fasi successive.
Tra queste ci sono la gestione dell’alimentazione e dei consumi, il dimensionamento delle risorse di elaborazione e memoria, il comportamento delle interfacce di comunicazione, la diagnostica, la gestione degli errori e delle condizioni anomale.
Anche il testing ne beneficia.
Se la strategia di test viene considerata già durante la progettazione, hardware e firmware possono essere predisposti per facilitare debug, diagnostica e validazione del sistema.
Meno sorprese durante l’integrazione
Uno dei momenti più delicati nello sviluppo di un dispositivo embedded è quello in cui le diverse parti del progetto vengono integrate.
È qui che possono emergere problemi di timing, gestione delle periferiche, consumi inattesi, incompatibilità tra interfacce o comportamenti che non erano stati previsti analizzando separatamente hardware e firmware.
Il co-design non elimina la necessità di testare e validare. Permette però di anticipare molte decisioni e ridurre il rischio che problemi strutturali vengano scoperti troppo tardi.
Progettare il sistema, non soltanto la scheda
In DMG Engineering la progettazione elettronica viene affrontata con una visione sistemica.
Hardware, firmware e software embedded sono parti dello stesso prodotto e devono rispondere agli stessi requisiti funzionali, prestazionali e di affidabilità.
Questo approccio diventa particolarmente importante nei progetti elettronici complessi e nelle applicazioni industriali, dove il dispositivo deve essere progettato considerando non soltanto il funzionamento immediato, ma anche test, manutenzione, aggiornabilità e ciclo di vita.
Perché un buon sistema embedded non nasce prima nell’hardware e poi nel firmware. Nasce da un’architettura in cui entrambi vengono pensati insieme.
