Przełom roku to dobry moment, aby podsumować, co wydarzyło się w branży embedded, ale też rozejrzeć się w nowinkach i ciekawostkach oraz poznać wyzwania, jakie stawia przed nami 2023 rok. Mogliście już poznać przyszłość systemów wbudowanych (embedded) – trendy na 2022 rok. Tym razem zapraszam was do prześledzenia wybranych trendów w programowaniu embedded na rok 2023.
Ze względu na rosnącą świadomość klientów na świecie, ale i narastający problem z cyberprzestępczością, przyszły rok (oraz kolejne!) postawią ogromne wyzwania przed producentami i deweloperami systemów medycznych dystrybuowanych w USA. Podczas 117 kongresu agencji FDA (Food and Drug Administration) w legislacji H.R. 7667 zostały wprowadzone wymagania dotyczące cybersecurity w urządzeniach medycznych. Akt ten nakłada na producentów szeroki zakres wymagań, między innymi obowiązkowy, minimalny poziom bezpieczeństwa informatycznego, zapewnienie łatek przez cały cykl życia urządzenia czy przedstawienie zestawienia zastosowanych komponentów software’u (SW) w produkcie. Jednak nie tylko Stany Zjednoczone wzięły na warsztat cybersecurity. Unia Europejska pracuje nad nowym wymaganiem, dotyczącym kryteriów oceny urządzeń IoT pod kątem cybersecurity i umieszczanie takich informacji w formie piktogramów na opakowaniach. Jak widać, czy chcemy czy nie, od cybersecurity w embedded, IoT i innych dziedzinach nie ma ucieczki. To oznacza, że zagadnienie staje się kluczowe w wielu branżach, a producenci i dystrybutorzy będą musieli dostosować się do nowych wymagań i wytycznych, co będzie niewątpliwie dużym wyzwaniem, wymagającym sporych środków finansowych i nakładu pracy.
Pomimo ogromnych problemów z zakupem wielu elementów półprzewodnikowych, a także sankcji nałożonych przez USA na chińskich producentów półprzewodników, na rynku pojawiają się kolejne nowości. Brak mikrokontrolerów powoduje, że do łask niektórych wytwórców powróciły platformy 8-bitowe, ponieważ ich dostępność jest większa niż platform 32-bitowych. Inni zaś zaczęli stosować produkty firm chińskich, na przykład ESP32.
Widać, że każdy radzi sobie jak może, jednak trend na tę chwilę pozostaje niezmienny – nadal będą braki podzespołów na rynku, chyba że recesja światowa stale będzie rosnąć, a to z kolei obniży popyt na urządzenia.
Rysującym trendem w obszarze hardware’u jest dywersyfikacja. Wydaje się, że za jakiś czas pewna część produkcji półprzewodników zostanie przeniesiona z Tajwanu do innych lokalizacji takich jak Stany Zjednoczone, czy Europa Środkowo-Wschodnia.
Ciekawym zjawiskiem, jakie można zaobserwować na rynku, jest wpływ niedoboru chipów na sposób wytwarzania oprogramowania. Objawia się to wzmożoną popularnością takich platform jak Zephyr. Ten framework z roku na rok przyciąga coraz większą rzeszę kontrybuujących programistów – w samym 2022 do projektu dołączyło ponad 300 osób. Niektóre firmy już zaczęły przenosić swoje dotychczasowe rozwiązania na tę platformę. Framework ten pozwala na zmniejszenie zależności oprogramowania od architektury hardware’u (HW) procesora, dzięki czemu zyskuje się tak ważną w dzisiejszych czasach przenośność firmware’u, co z kolei skutkuje znacznie szybszym procesem przerzucania rozwiązań na nowy procesor. Stosując Zephyra, mówimy o tygodniach, a nie miesiącach spędzonych na pracy związanej z przenoszeniem kodu. Brzmi interesująco?
Tak! I nie jest to młody projekt! Framework, o którym chcę Wam powiedzieć, umożliwia tworzenie aplikacji w języku C# na platformy embedded i, co jest bardzo ciekawe, nie muszą one posiadać kosmicznej wydajności, aby działać sprawnie. Jak się nazywa ów framework? To „.NET nanoFramework”.
Jak się okazuje, rozwiązanie radzi sobie bardzo dobrze, co potwierdza spora rzesza zwolenników i kontrybutorów (może nie jest to tak duża liczba, jak w przypadku mikropythona, jednak znacząca), co uwidacznia ruch na repozytorium i Discordzie. Okazuje się, że niektóre firmy stosują nanoFramework w rozwiązaniach komercyjnych i chwalą sobie to podejście do tworzenia oprogramowania. Bez dwóch zdań toolchain i ilość narzędzi wspomagających tworzenie oprogramowania w języku C# jest duża, co daje znaczącą przewagą w stosunku do innych języków. Dodatkowo framework pozwala na tworzenie wstawek z kodu C++, umożliwiając bardziej deterministyczną obsługę wybranych części oprogramowania. Lista platform zawiera między innymi mikrokontrolery firmy ST, NXP czy Texas Instrument. Dodatkowym plusem jest spora liczba bibliotek dla urządzeń peryferyjnych, takich jak czujniki temperatury, wilgotności, zewnętrznych ADC i lidarów.
Czy w dobie poszukiwania sposobów, które umożliwią szybkie portowanie rozwiązań między platformami oraz deficytu deweloperów C/C++, takie podejście rozwinie skrzydła? Zobaczymy. Na pewno od dziś wpisuję tę technologię na swoją listę obserwacji.
Język Rust umacnia swoją pozycję pośród języków programowania, również w branży embedded. Konferencje dla programistów tworzą specjalne ścieżki dla tego języka, pojawiają się też meetupy poświęcone zagadnieniu Rust w Linuxie. Coraz głośniej mówi się, że nowe części jądra Linuxa (na przykład drivery), będą tworzone w Rust. Niechlubną reklamą jest nowy (wykryty w tym roku) malware napisany w języku Rust – najwyraźniej nawet przestępcom zależy na kodzie wysokiej jakości. Czy jesteśmy świadkami tworzenia się następcy języka C/C++?
Trzeba powiedzieć szczerze – ten projekt rozwija się prężnie. W 2022 pojawiło się wsparcie dla nowych platform, na przykład mikrokontrolerów serii RA firmy Renesas i, być może tutaj Was zaskoczę, WebAssembly. Dodatkowo ogromną wartość tego zagadnienia widać po ruchu na repozytorium, czyli wrzucanych poprawkach i funkcjonalnościach oraz aktywności społeczności zebranej wokół tego rozwiązania. Podsumowując, widoczne zaangażowanie i duży rozwój Micropythona zachęca (i będzie coraz bardziej zachęcał) do skorzystania z tego środowiska.
AI – w tej dziedzinie ciągle się coś dzieje. Producenci dopracowują swoje frameworki, aby twórcy urządzeń embedded, bez potrzeby studiowania zawiłości sieci neuronowych, mogli wykorzystać dobrodziejstwo tej technologii. Dodatkowo sam AI, jak i sprzęt wspierający, jest coraz bardziej wydajny. Nie dziwi więc, że bez problemu można już znaleźć rozwiązania dedykowane dla przemysłu, obsługujące analizę obrazu o rozdzielczości 4K przy 60 klatkach na sekundę. Pojawiają się też bardzo ciekawe projekty, gdzie zastosowano AI w dziedzinach, o których w pierwszej chwili nikt by nie pomyślał. Na przykład użycie sztucznej inteligencji do zmniejszenia obciążenia programistów związanego ze spełnieniem wymogów standardu MISRA! W uproszczeniu, sztuczna inteligencja ma za zadanie analizować znalezione uchybienia w kodzie. Określa ona, które zgłoszenia powinny być pominięte, a które są godne uwagi zespołu deweloperskiego, a nawet, który członek drużyny deweloperskiej, ze względu na doświadczenie, powinien zająć się danym defektem. Dzięki temu zespół jest mniej obciążony analizą kodu pod względem jego jakości. Zaskakujące, prawda?
Wszyscy wiemy, że w otaczającym nas świecie roboty zaczynają być coraz bardziej powszechnym zjawiskiem. Ostatnie lata w tej branży to niezwykły boom – i nie mam tu na myśli tylko robotów przemysłowych, ale także te humanoidalne. Jak wskazują eksperci, motorem napędowym rynku robotów humanoidalnych są przemysł motoryzacyjny i sektor edukacyjny. Powstaje też dużo nowych firm, które chcą zaadaptować roboty do branży lotniczej, kosmicznej czy wojskowej. Jestem bardzo ciekawy nowych rozwiązań w tej dziedzinie. Rok 2023 zapowiada się bardzo interesująco, nie tylko pod względem trendów, które pojawiły się na przestrzeni ostatniego roku, ze względu na brak podzespołów, pod wpływem kolejnych szczebli rozwoju AI, czy poszukiwań bardziej efektywnych i bezpieczniejszych języków programowania. Producenci hardware’u zapowiadają dużo ciekawostek, a mnie osobiście bardzo interesuje, jak zastosowanie języka RUST w systemie Linux wpłynie na jego stabilność i odporność na ataki hakerskie.
Będę się bacznie przyglądał tematowi cybersecurity, bo wydaje się, że aktualizacja dotychczasowych rozwiązań o kolejne zabezpieczenia będzie spędzać sen z powiek niejednemu deweloperowi, zwłaszcza że nadal zdarzają się wpadki, nawet w tak świadomych branżach jak automotive.
