Software and Firmware Design for an Embedded Framework Applied to Electric Drives

Lo sviluppo di componenti firmware e software per la realizzazione di dispositivi elettronici embedded, utilizzati in ambito industriale, è un'attività che richiede tempo, sforzi e numerose competenze. La crescente complessità e l'evoluzione della tecnologia, hanno portato alla necessità di impiegare strumenti e strategie per lo sviluppo di programmi inerenti a questi prodotti, al fine di poter garantire un tempo ragionevole di rilascio del prodotto, affidabilità ed efficienza. Lo sviluppo di questi prodotti richiede diverse discipline e strumenti. I dispositivi embedded industriali sono spesso forniti assieme a programmi software per la parametrizzazione e il monitoraggio del dispositivo. Di solito comunicano con questi strumenti e altri dispositivi di supervisione, attraverso protocolli di comunicazione industriali. Questo tipo di dispositivi viene spesso utilizzato per controllare quantità fisiche nei processi di produzione, come nel caso degli azionamenti elettrici, che in genere richiedono l'implementazione di controlli real-time. In questo lavoro viene presentato un nuovo approccio al problema, che viene realizzato attraverso l'implementazione di un framework che affronta lo sviluppo di questi programmi tramite un approccio combinato, inteso a massimizzare il riutilizzo del codice e degli elementi attraverso diversi metodi, come "component based design" (CBC) e "construction by configuration" (C-b-C). Questo framework comprende elementi e strategie di sviluppo, sia per il firmware che per il software. Può generare automaticamente programmi con interfacce grafiche, in grado di comunicare con questi dispositivi, tramite un ambiente di sviuluppo software, che è parte di questo framework. Può inoltre generare il codice sorgente per la mappatura delle variabili dei protocolli, sempre nello stesso processo. Questo permette di mantenere coerenza con l'applicazione software che comunica con il disposivito. La parte firmware è composta da librerie progettate per ottenere portabilità e riutilizzo, limitando le dipendenze hardware solo ad alcuni moduli di questi programmi. Questo framework offre un approccio centralizzato allo sviluppo di questi programmi e dei loro meccanismi di interazione, di cui beneficiano, non solo la progettazione e la costruzione di essi, ma anche molte altre importanti attività, come la gestione delle configurazioni ed estensione delle funzionalità presenti. Si basa su un'architettura modulare in grado di integrare nuove funzionalità, utilizzando strategie e schemi appropriati, che facilitano l'integrazione di nuovi componenti. Questo approccio è stato applicato anche nella realizzazione di prodotti finiti in ambito industriale. La descrizione dettagliata di questo approccio innovativo e dei suoi meccanismi è presentata in questo lavoro di tesi di dottorato.