Lernfeld 7 · Prüfung Teil 2

Programmierung, Firmware-Update und Programmtest

Programmierung, Programmablaufplan, Entwicklungsumgebung, Programmtest und sicheres Firmware-Update mit Prüfsumme und Signatur erklärt.

13 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Programme stellst du grafisch als Programmablaufplan nach DIN 66001 oder als Struktogramm dar. Im Programmablaufplan steht die Raute für die Verzweigung, das Rechteck für eine Operation und das Parallelogramm für Ein- und Ausgabe. Für Kundenanpassungen änderst du meist Parameter im kommentierten Quelltext nach Pflichtenheft, etwa Schwellwerte, die du aus physikalischen Größen in Digitalwerte umrechnest.

Die integrierte Entwicklungsumgebung verbindet Editor, Compiler, Linker, Simulator und Debugger. Über SWD oder JTAG hältst du das Programm am Zielsystem an Haltepunkten an und prüfst Register und Variablen. Die Simulation zeigt, ob die Logik stimmt; Zeitverhalten, Störungen und echte Signale prüfst du erst am realen System. Testfälle mit erwartetem Ergebnis legst du vorher fest, auch für Grenzwerte, und wiederholst sie nach jeder Änderung (Regressionstest).

Neue Firmware kommt über den Bootloader ins Gerät. Ausfallsicher ist ein Update mit zwei Speicherbereichen: Das neue Abbild wird neben das alte geschrieben, per Prüfsumme und Signatur geprüft und erst dann aktiviert. Die CRC erkennt Übertragungsfehler, die Signatur beweist die Herkunft vom Hersteller. Version, Prüfsumme und Parameter hältst du im Abnahmeprotokoll fest.

Das solltest du dir merken

Raute im Programmablaufplan bedeutet Verzweigung.
Simulation ersetzt nicht den Test am Zielsystem.
Jeder Testfall braucht ein vorher festgelegtes erwartetes Ergebnis.
Die CRC erkennt Fehler, die Signatur erkennt Manipulation.
Vor dem Update Konfiguration sichern, während des Updates stabile Versorgung sicherstellen.

Formeln

Übertragungsdauer über UART: $t = \frac{n _{Byte} \cdot ( 1 + d + p + s )}{B}$; $n_{Byte}$ Größe des Abbilds in Byte, $d$ Datenbits, $p$ Paritätsbits, $s$ Stoppbits, $B$ Baudrate
Schwellwert für den AD-Umsetzer: $N = \frac{U _{e} \cdot 2 ^{n}}{U _{ref}}$; $U_{e}$ Schwellspannung, $n$ Auflösung in Bit, $U_{ref}$ Referenzspannung

Typische Fehler in der Prüfung

KiB mit 1000 statt 1024 Byte gerechnet.
Das alte Abbild vor dem Empfang des neuen gelöscht.
Nur in der Simulation getestet und Zeitverhalten am Gerät nicht geprüft.
Firmware-Version und Parameter nicht protokolliert.

Tipps aus der Werkstatt

Vor jedem Firmware-Update: Version und Parameter sichern, stabile Versorgung sicherstellen. Merke den Unterschied: Die CRC erkennt Übertragungsfehler, die Signatur erkennt fremde oder veränderte Firmware. Und ein Test in der Simulation ersetzt nie den Test am echten Gerät.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Programmierung, Firmware-Update und Programmtest“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Geräte und Systeme (2003 i. d. F. 2018), Lernfeld 7 (Baugruppen hard- und softwareseitig konfigurieren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.