La próxima generación de depuradores: Datos en tiempo real y capacidades remotas

Autor: Rodger Richey, Director de la Unidad de Negocio de Sistemas de Desarrollo de Microchip

Los depuradores de microcontroladores y las herramientas asociadas son esenciales para los desarrolladores de sistemas embebidos. Ayudan a los desarrolladores a encontrar y corregir errores, probar el código y optimizar el rendimiento.  Las funciones avanzadas de depuración han tenido un impacto significativo en la productividad y pueden reducir el tiempo de desarrollo. Hay muchas herramientas nuevas que ayudan a que el proceso de depuración sea más eficaz y fácil de usar.

Uno de los avances más significativos en los depuradores de microcontroladores es la integración de funciones de depuración avanzadas que van más allá de la programación típica, el paso a paso único y la configuración de puntos de interrupción o breakpoints.  Los depuradores modernos pueden proporcionar a los desarrolladores datos en tiempo real sobre el rendimiento de su código, lo que les permite identificar y corregir errores con rapidez. También pueden proporcionar a los desarrolladores información detallada sobre el rendimiento y la eficiencia.

A medida que aumenta el tamaño del código de las aplicaciones, la necesidad de capturar y analizar la ejecución del código en tiempo real resulta especialmente útil para depurar estos sistemas complejos o para optimizar el rendimiento.  La monitorización de eventos proporciona información detallada sobre el comportamiento y el rendimiento del sistema. Los desarrolladores pueden capturar y analizar datos relacionados con la ejecución de código, incluida la programación de tareas, la gestión de interrupciones y los eventos del sistema. Esta información puede utilizarse para identificar cuellos de botella en el rendimiento, depurar problemas relacionados con la programación de tareas y la sincronización para optimizar el comportamiento del sistema. Por ejemplo, los desarrolladores pueden utilizar los datos de rastreo para identificar las tareas que están tardando más de lo esperado en ejecutarse, o para identificar las tareas que no se están programando de manera oportuna. Además, los datos de rastreo pueden utilizarse para analizar el comportamiento de las interrupciones e identificar cualquier problema relacionado con su gestión.

Alimentación y conectividad

El consumo de energía y la maximización de la duración de la batería son particularmente importantes en muchas aplicaciones. La capacidad de analizar el consumo de energía y la ejecución del código permite a los desarrolladores identificar las áreas del código en las que se puede optimizar el consumo de energía. Mediante el uso de herramientas de depuración de energía, los desarrolladores pueden identificar las secciones de código que consumen más energía, optimizar los modos de energía y reducir el consumo total, lo que resulta en aplicaciones más eficientes y duraderas.

La capacidad de depurar aplicaciones en el entorno real en el que se pondrán en servicio es extremadamente importante. A menudo, estos entornos no son propicios para tener un ordenador o al desarrollador junto al depurador y el circuito de la aplicación. Los depuradores en red pueden ofrecer muchas ventajas para estas aplicaciones. La posibilidad de acceder y controlar a distancia sus sistemas basados en microcontroladores significa que el desarrollador puede trabajar en proyectos desde la comodidad de su escritorio mientras el depurador y la aplicación residen en una cámara ambiental o, por ejemplo, bajo el capó de un vehículo. Las interfaces Wi-Fi® permiten conectar el depurador a aplicaciones que implican el control de motores o la alimentación digital, lo que previene daños en el ordenador u otros equipos y evita la necesidad de costosas reparaciones o sustituciones.

Pruebas

Las pruebas son una parte importante del proceso de lanzamiento y garantizar que todos los casos de uso se prueban a fondo es vital para asegurar que el usuario final tenga una buena experiencia con el producto. La cobertura del código es una herramienta que a menudo se pasa por alto, pero que es importante en el desarrollo y depuración de aplicaciones de microcontroladores porque ayuda a garantizar que todas las partes del código se han ejecutado durante las pruebas. Esto es importante porque ayuda a identificar áreas de código que pueden no haber sido probadas, lo que podría dar lugar a errores u otros comportamientos no deseados en el producto final. Al medir la cobertura del código, los desarrolladores pueden identificar las áreas del código que necesitan pruebas adicionales y asegurarse de que el código se prueba a fondo antes de su publicación.

Sistemas de integración continua/despliegue continuo

El uso de sistemas de integración continua/despliegue continuo (CI/CD) ha crecido significativamente a medida que aumentaban el tamaño y la complejidad del código. A menudo se integra un depurador en la automatización del proceso de creación, prueba y despliegue de sistemas basados en microcontroladores. Un sistema CI/CD puede ayudar a garantizar que cualquier cambio realizado en el código base se pruebe a fondo y se integre en la aplicación de forma oportuna y eficaz. En el contexto de los sistemas basados en microcontroladores, los sistemas CI/CD pueden automatizar la creación y las pruebas del firmware, proporcionando al desarrollador un entorno estable y coherente.  De este modo se elimina cualquier incoherencia que pudiera existir en el ordenador de un desarrollador individual y que pudiera afectar al producto final. Con herramientas como Jenkins, los cambios en el código base -ubicado en un repositorio de fuentes- pueden activar automáticamente la construcción del firmware, su despliegue en un sistema de pruebas, la ejecución del entorno de pruebas y el registro de los resultados. El uso de sistemas CI/CD en las pruebas de sistemas basados en microcontroladores puede ayudar a mejorar la eficacia y la calidad del proceso de desarrollo, además de reducir el riesgo de errores y mejorar la experiencia general del usuario.

Analizadores estáticos de código

A menudo se pasa por alto el uso de analizadores de código estático para ayudar a los desarrolladores a identificar posibles problemas en su código antes de que se ejecute. Algunas de las ventajas de utilizar analizadores de código estáticos son la mejora de la calidad del código mediante la identificación de errores de codificación, vulnerabilidades de seguridad y otros problemas que pueden afectar a la calidad del código. Reducir el tiempo de desarrollo al identificar los problemas en una fase temprana del proceso de desarrollo y reducir el tiempo y el esfuerzo necesarios para solucionarlos posteriormente. Por último, los analizadores de código estático pueden garantizar que el código se escribe de acuerdo con los estándares de codificación y las mejores prácticas, lo que ayuda a mejorar la capacidad de mantenimiento del código.

Microchip Technology ofrece una amplia gama de herramientas para mejorar la eficiencia y la calidad del proceso de desarrollo de software, reducir el riesgo de errores y mejorar la experiencia general del usuario. Depuradores como MPLAB® ICE 4 e ICD 5 ofrecen funciones avanzadas de rastreo a través del subsistema de monitorización de eventos y la posibilidad de depurar el consumo de energía. También ofrecen interfaces de red inalámbricas y por cable para facilitar el desarrollo y la depuración en cualquier entorno. A la hora de configurar un sistema automatizado de compilación y pruebas, pueden resultar útiles herramientas como Jenkins y Docker. Jenkins es un servidor de automatización de código abierto que permite a los desarrolladores automatizar la compilación, prueba y despliegue de software. Y Docker ayuda a crear un entorno de ejecución consistente y repetible en contenedores. El Asistente CI/CD en MPLAB X IDE puede crear el archivo de configuración Docker y el archivo Jenkins necesarios para comenzar rápidamente. Cuando se ejecutan trabajos automatizados de construcción y prueba en contenedores Docker, la forma más fácil de acceder a la herramienta de depuración es a través de una interfaz de red, y no USB. Como se mencionó anteriormente, MPLAB ICE 4 e ICD 5 son flexibles y proporcionan interfaces de red cableadas e inalámbricas, así como USB.

Los depuradores de microcontroladores son una herramienta fundamental para los desarrolladores que trabajan en sistemas embebidos. Las funciones avanzadas de depuración pueden ayudar a los desarrolladores a encontrar y corregir errores rápidamente, probar el código y optimizar el rendimiento.