Карьера в IT: должность Embedded-разработчик
Продолжаем серию «Карьера в IT»: на этот раз поговорим о позиции Embedded-разработчика. Это специалист, который занимается разработкой встроенного ПО.
По данным DOU, среднему украинскому Embedded-разработчику 30 лет, он имеет опыт работы
Об особенностях своей специальности нам рассказали Embedded-разработчики из компаний Celeno, eZLO Smart Home Automation, GlobalLogic, Ring Ukraine, TowerIQ и Ubiquiti Labs Ukraine.
Задачи и обязанности
Embedded-разработчик работает со встроенными устройствами. Встраиваемая система — это та, которая работает под управлением компьютера. То есть под это определение попадают все девайсы и гаджеты, оснащенные аппаратной платформой.
По сути, эта специальность лежит на стыке программирования и аппаратной инженерии. Задачи бывают разными — от разработки драйвера для какого-то модуля до интеграции кода с существующим ПО. Все зависит от конкретного проекта. Иногда обязанности ограничиваются только работой с платой, а иногда Embedded-разработчики принимают участие в написании бизнес-логики продукта или разработке самого «железа».
«Я адаптирую код к прошивке камеры и улучшаю работу существующего кода. Много общаюсь с коллегами со всего мира, чтобы вместе эффективнее решать задачи». (Александр, Ubiquiti Labs Ukraine)
В отличие от классических Software программистов, Embedded-разработчики работают не только с кодом, но и с «железом».
«Объясню суть своей работы на примере нашего проекта. В Японии выпускают „железо“, которое должно стать частью автомобиля. Наш эксперт едет на завод в Японию и делает все, чтобы Android с периферийной платой заказчика ожил. Дальше „железо“ попадает к нам в офис. Мы занимаемся всем — от момента включения устройства и заканчивая пользовательским интерфейсом. Будь то kernel, драйвер, демон или красивая анимация при нажатии на кнопочку». (Денис Глусский, GlobalLogic)
Главный вызов Embedded-разработчика в начале проекта — правильно выбрать аппаратную платформу, на которой всё будет реализовываться. Если этот выбор окажется неправильным и аппаратных средств платформы не хватит, придется начинать работу с нуля на новой платформе. Если же, наоборот, аппаратная платформа была выбрана со слишком большим запасом, конечный продукт получится более дорогим, чем мог бы быть.
Следующая задача — выбор и адаптация существующих реализованных алгоритмов под ограниченные ресурсы выбранной платформы. Для этого нужны навыки Kernel, System и Application-инженерии в одном лице.
«Прежде чем начинать программировать, Embedded-разработчик должен обеспечить себе базовую функциональность. Заставить плату работать, запустить начальный загрузчик, написать или обновить какие-нибудь драйвера. Часто это приходится делать без какой-либо поддержки со стороны софта: для отладки используется не отладчик и даже не серийная консоль, а мигание светодиодом на плате или анализ сигналов осциллографом. Недаром у эмбеддеров „Hello, World!“ — это помигать светодиодом на новой плате». (Андрей Лукин, GlobalLogic)
Примеры Embedded-систем (image source)
Embedded-разработчик не работает с интерфейсом пользователя, базами данных или файлами сложных форматов. Как правило, все его внимание сосредоточено вокруг «железа» и его характеристик, например: мощности процессора и количества памяти. Из-за особенностей среды эти ресурсы всегда ограничены. А потому приходится делать упор на оптимизации по памяти, производительности, а также энергопотребление.
«В Embedded крайне важно уделять внимание вопросам надежности и долговременной автономности, так как продукт может годами работать без внимания пользователя. Нужно учитывать крэши, пропадания или ослабления питания, перевод дат и прочее. Существенную роль играет автоматическая процедура обновления ПО и его компонентов — например, обновления SSL сертификатов». (Александр С. и Александр Е., Celeno)
«Работая с платами, девайсами, микроконтроллерами, Embedded-разработчик тесно сотрудничает с hardware-командой. Это помощь не только в подборе компонентной базы, но и в принятии архитектурных решений: от того, как спроектировать систему или какие интерфейсы использовать, — и до того, какой сенсор на какую шину посадить». (Вадим Ткачук, Ring Ukraine)
Еще одна специфика Embedded — необходимость работать с различными устройствами. Обычный программист может разработать софт на своем компьютере и там же заняться запуском или дебагом. У Embedded-разработчика такой возможности, как правило, нет. Для разработки и тестирования ему необходимо иметь при себе свое устройство. Сначала он компилирует код на своем компьютере, потом заливает на девайс и уже там запускает.
Типичный рабочий день Embedded-разработчика включает в себя:
- работу с «железом»;
- работу с кодом;
- отладку;
- тестирование;
- изучение документации;
- митинги и созвоны с коллегами.
Конкретные активности зависят от специфики проекта, а также методологий и практик, которым следует команда. Вот несколько разных сценариев:
«В Embedded меньше времени уходит на написание кода и больше, к примеру, на ту же отладку. Вполне привычная ситуация: Embedded-разработчик пишет10-20 строчек кода, а весь оставшийся день тратит на выяснение причин, по которым он не работает. Ведь приходится иметь дело с разными производителями, разными микроконтроллерами, разными чипами — и у каждого своя имплементация. К тому же на некоторые компоненты нет хорошей документации. Приходится искать форумы, узнавать, не сталкивался ли кто-то с аналогичными проблемами. Нередко в таких случаях доходит до подключения более серьезного дебага, осциллографа, логического анализатора. Такой глубокий анализ может занять весь день». (Вадим Ткачук, Ring Ukraine)
«По моему опыту, на написание кода у Embedded-разработчика уходит максимум 30% рабочего времени. До 50% всего времени занимают исследования сути проблемы, которую нужно решить. Остальное — дебаг». (Виктор Семенов, TowerIQ)
«На текущем проекте я занимаюсь интеграцией кода от 5 разных Software house в одно целое. Около 40% времени уходит на на интеграцию, 30% — на код ревью, 20% — на деловую переписку и 10% — на рефакторинг и улучшения. До позиции интегратора 60% времени занимался написанием кода, 20% — интеграцией, 10% — код ревью, 10% — рефакторингом и прочими улучшениями. В любом случае около4-х часов в неделю трачу на чтение статей и изучение исходного кода AOSP. Обычно делаю это во время сборки проекта». (Денис Глусский, GlobalLogic)
«Иногда нужно просидеть пару дней в окружении электрических схем, файлов печатных плат и контрольно-измерительного оборудования в поисках неисправности или пути оптимизации работы какого-либо узла. Если аппаратная часть отлажена, можно весь день писать код, прерываясь на разного рода митинги и обсуждения. Также время от времени появляются задачи, связанные с настройкой рабочего окружения и оптимизацией процесса разработки, чтением и написанием документации или тестированием. В среднем по времени50-60% времени уходит на написание кода,30-40% — на тестирование и 10% — на различные митинги и обсуждения». (Владимир Свистельников, eZLO Smart Home Automation)
Меняются задачи и на разных стадиях жизненного цикла продукта:
«Чем больше работаешь с устройством, тем больше времени занимает работа, собственно, с кодом. В самом начале вообще вряд ли кодишь, больше разбираешься в документации, читаешь принципиальные схемы, если есть. Уточняешь требования с заказчиком. Потом много времени может уходить на пересборку операционных систем. Под конец проекта больше всего времени, по-хорошему, уходит на тесты». (Андрей Лукин, GlobalLogic)
Иногда Embedded-разработчикам приходится самим брать в руки паяльник — например, если нужно срочно припаять какой-то проводок или кнопку на плату.
Преимущества и недостатки
Embedded-разработчиков привлекает эта специализация тем, что позволяет не просто увидеть, но и и «пощупать» результаты своей работы. В Embedded идут инженеры, которым интересно работать с «железом», микросхемами и низкоуровневыми деталями.
«Мне нравится создавать новые вещи физического мира. К примеру, раньше смартфонов не было, а теперь они есть. Раньше вы платили в метро жетонами, сейчас смартфоном. Еще один плюс профессии — ее востребованность. Принимая участие в найме персонала, я понял, что рынок сильно нуждается в квалифицированных Embedded-разработчиках». (Виктор Семенов, TowerIQ)
«В Embedded меня всегда привлекало „железо“. То, что ты можешь потрогать результат своей работы, а он тебе каким-нибудь диодиком подмигнёт». (Андрей Лукин, GlobalLogic)
«Embedded привлекателен для тех, кто желает видеть результаты своего труда, свой код, оживляющий изначально мертвое, неподвижное железо. Вряд ли эта профессия подойдет любителям высоких объектно-ориентированных абстракций и теоретикам». (Александр С. и Александр Е., Celeno)
«Embedded-разработчик каждый день делает то, что до него никто не делал. Ты приходишь на работу — и завертелось то, что без тебя никогда бы не завертелось. Это довольно круто. Льстит самолюбию. Лично я по образованию радиоинженер, потому писать программы для меня было логичным развитием моих знаний о электронике и радиотехнике». (Максим, Ubiquiti Labs Ukraine)
«Я по образованию инженер-электрик и поначалу в основном занимался электроникой. Но с течением времени стал больше увлекаться программированием. Мне нравится возможность вдохнуть жизнь в железяку, посмотреть, как бегают электроны». (Виталий Васильский, GlobalLogic)
Работа с Embedded-системой (image source)
Среди минусов профессии Embedded-разработчики отмечают проблемы с отладкой, узкую специализацию, а также сложности в том, чтобы организовать удаленную работу:
«Сложность работы очень высока. Помимо программирования нужно знать аппаратуру. Чем ближе к аппаратному уровню, тем меньше ресурсов для отладки. Вплоть до того, что с определенного уровня программные средства отладки уже невозможно использовать, и нужен уже аппаратный отладчик. С этим всем нужно уметь работать». (Виталий Васильский, GlobalLogic)
«Есть не недостатки, но некоторые сложности. Например, то „железо“, которое вы используете, может быть экспериментальным. Если это engineering-образец, он часто глючит сам по себе — и без вашего кода. Это необходимо учитывать при отладке». (Александр С. и Александр Е., Celeno)
«Бывает, ты целый год разрабатываешь определенную прошивку для устройства какого-то специфического производителя. К концу проекта уже знаешь его досконально. Но проект заканчивается, и в следующем тебе дают процессор другого производителя. Принципы одни и те же, но все равно приходится разбираться заново. Получать новые знания, которые, вероятно, в дальнейшем тебе не пригодятся, — это бывает не так интересно, как кажется со стороны». (Вадим Ткачук, Ring Ukraine)
«Embedded-разработчику, который занимается низкоуровневой разработкой под микроконтроллеры, практически невозможно работать удалённо. При большом желании такую работу найти можно, но вам всё равно нужно будет обустроить рабочее место дома или ещё где-то. А также придется самостоятельно снабжать себя вспомогательными инструментами: отладочными платами, кабелями, переходниками, принадлежностями для пайки. Так что работать с ноутбуком сидя на пляже — не получится». (Виктор Семенов, TowerIQ)
Как стать и куда двигаться дальше
Чтобы стать Embedded-разработчиком, необходимо быть знакомым с базовыми понятиями электроники и электротехники, иметь хорошие знания аппаратной части, понимать работу сетей. Понадобятся знания схемотехники, теории обработки сигналов, математики, алгоритмов, Linux OS и языков программирования С и С++.
Начать изучение специальности можно с книг «Искусство схемотехники» Хоровица и Хилла, «Архитектура компьютера», «Компьютерные сети» и «Операционные системы» Эндрю Таненбаума. В Embedded-разработке не обойтись без фундаментальных знаний по компьютерным наукам.
Для более детального знакомства с устройствами придется изучать документацию к разным составляющим «железа». Для этого понадобится знание английского — все руководства пользователя, как правило, написаны на нем.
«Документация — наше всё, если она есть :) Например, руководство Programmers Guide для процессора ARMv8-A занимает 296 страниц и описывает лишь основы. А Architecture Reference Manual для него же — уже 6354 страниц». (Андрей Лукин, GlobalLogic)
«Обязательно стоит посвящать время изучению форумов и community-порталов. По возможности посещайте различного рода ивенты, смотрите вебинары, следите за трендами». (Владимир Свистельников, eZLO Smart Home Automation)
Чтобы закрепить знания на практике, Embedded-разработчики советуют придумывать и разрабатывать собственные проекты:
«Для получения опыта и знаний я рекомендую сделать собственный сложный проект, включающий разработку платы, программирование, дебаг и калибровку. К примеру, я делал самодельный квадрокоптер. Во время разработки узнал множество фундаментальных вещей. После того, как он полетел, уже ничего не страшно :)» (Виктор Семенов, TowerIQ)
«Попробуйте собрать какую-то схему или готовый набор вроде Arduino. Это поможет освоить базовые шины обмена данными и поработать с периферией. Придумайте себе задание — к примеру, подключить к схеме датчики и написать программу, которая будет обрабатывать их сигналы. В том же Arduino есть много библиотек для работы с шинами, датчиками, клавиатурой — сначала можно использовать их. А затем попробуйте написать все драйвера самостоятельно. Следующий шаг — работа с Raspberry Pi. После такой практики можно подавать резюме в компании». (Александр, Ubiquiti Labs Ukraine)
Платформа Raspberry Pi (image source)
Из личных качеств важны:
- целеустремленность;
- аналитический склад ума;
- тяга к неизведанному;
- внимание к деталям;
- ответственность;
- усидчивость.
Также понадобится широкий кругозор в предметной области продукта, над которым вы планируете работать.
«Вы не напишите программу для стирки кружевного белья в машинке без знаний о текстиле и швейном деле. Не напишите ПО для станции автоматического полива растений без знаний по биологии. А ведь кто-то пишет программы для аппаратов УЗИ, для исследований слуха, зрения. В этом случае разработчик должен руководствоваться той же клятвой Гиппократа, не так ли?» (Максим, Ubiquiti Labs Ukraine)
Возможные карьерные пути Embedded-разработчика:
- развиваться как Embedded-разработчик, изучая новые направления встраиваемых систем;
- стать архитектором Embedded-решений;
- перейти в менеджмент — стать тимлидом команды или СТО компании;
- попробовать себя в смежных отраслях — например, телекоме или инфраструктурной архитектуре.
«Куда дальше? Строить космические корабли, например. Вообще, прогресс постоянно держит в тонусе, спрос на Embedded-решения растет. Кстати, использовать свои знания можно и для личных целей. Мой знакомый построил себе автоматизированную теплицу. Система выполняет все необходимые действия сама, а он приезжает исключительно собрать урожай». (Денис Глусский, GlobalLogic)
