Bare-Metal-Firmware-Entwicklung
Bare-Metal-Entwicklung bedeutet, die Zwischenschichten zwischen Software und Hardware zu entfernen und zurück zu den Grundlagen zu gehen. Bare-Metal-Programmierung bietet Effizienz und Kontrolle für Produktverantwortliche, die Wert auf schnelle Reaktionszeiten, vorhersehbares Systemverhalten, hohe Leistung bei geringem Energieverbrauch und effizientem Speichermanagement legen – sowie auf die Möglichkeit, ihre Hardware gezielt für optimale Nutzererfahrung und Gerätefunktionalität anzupassen.
Was ist Bare-Metal-Entwicklung?
Bare-Metal-Entwicklung steht nahezu im Gegensatz zu komplexen Betriebssystemen. Anstatt dass verschiedene Softwareschichten unterschiedliche Aufgaben übernehmen, läuft bei Bare-Metal-Code ein einzelnes Programm in einer Schleife. Diese Entwicklung konzentriert sich in der Regel auf Mikrocontroller statt auf rechenstärkere Mikroprozessoren und funktioniert ohne Abstraktionsschicht oder Betriebssystem – ähnlich einer Maschinensprache, die direkt auf der Zielhardware ausgeführt wird.
Die größten Herausforderungen der Bare-Metal-Entwicklung
Wissenslücken
Die meisten Entwickler sind mit Bare-Metal-Programmierung nicht vertraut. Während Web- und Anwendungsentwicklung mit funktionalen und höhersprachlichen Tools zugenommen haben, ist das Know-how zur Firmwareentwicklung für Bare-Metal-Systeme seltener geworden – etwas, das vielen internen Teams fehlt.
Entwicklung von Grund auf
Bare-Metal-Programmierung erfordert eine Entwicklung von Grund auf – ohne Betriebssystem oder abstrahierende Zwischenschichten. Dies verlangt ein tiefes Verständnis der Hardwarekomponenten eines Geräts oder Produkts, das in internen Teams oft schwer zu finden ist.
Technisches Fachwissen
Bei Systemfehlern stoßen Entwickler auf Herausforderungen, wenn ihnen das technische Fachwissen fehlt, um Probleme ohne die Fehlermeldungen höherstufiger Programme zu diagnostizieren und zu beheben. Wenn Bootstrapping oder Provisionierung fehlschlägt, müssen Entwickler auf fundiertes Wissen in Bare-Metal-Entwicklung zurückgreifen, um eine Lösung für die Embedded-Systeme bereitzustellen.
Wichtige Aspekte, die zu berücksichtigen sind
Projektplanung
- Bedarfsanalyse mit dem internen Team
- Architektur festlegen & Hardware auswählen
- Lieferergebnisse & Meilensteine definieren
Nelson Quintana
Vice President of Engineering
Witekio stellte Veriskin ein talentiertes, erfahrenes und aufmerksames Team zur Verfügung, das sich auf die Umsetzung und die Einhaltung der Unternehmensfristen konzentrierte. Das Witekio-Team war professionell, engagiert und vermittelte uns das Gefühl, als wären wir ein einziges Unternehmen.
So entwickeln Sie eine Bare-Metal-Anwendung in Ihren Embedded-Systemen
Projektplanung
Kein Bare-Metal-Projekt startet ohne einen klaren Plan und eine Roadmap für die Arbeit. Diese entscheidende Phase ermöglicht es unserem Ingenieurteam, gemeinsam mit Ihren Teams Ziele, KPIs und Liefertermine festzulegen.
Der erste Schritt dieser Planung besteht darin, die Bedürfnisse und spezifischen Anforderungen mit Ihrem internen Team zu besprechen. Dabei müssen selbstverständlich die Anforderungen Ihrer Entwickler berücksichtigt werden, gleichzeitig ist es aber ebenso wichtig, den Endnutzer, die spezifischen Einsatzszenarien des Geräts und mögliche weitere Software zu berücksichtigen, die auf derselben Hardware laufen wird.
Unsere Teams entwickeln nicht nur einen Entwicklungsplan, sondern unterstützen Sie auch bei der Auswahl der Hardware, die am besten zu Ihren Zielen und Erwartungen passt. Unsere umfassende Erfahrung und langjährigen Partnerschaften mit allen wichtigen Hardwareanbietern können von Ihren Teams genutzt werden, um die richtige Hardware für die jeweilige Aufgabe auszuwählen.
Schließlich arbeiten wir mit Ihrem Team zusammen, um die Lieferergebnisse und Meilensteine des Projekts festzulegen. So wird auf allen Seiten Klarheit darüber geschaffen, was wann übergeben wird. Diese Meilensteine basieren auf den formulierten Anforderungen, den Projektzielen und den gesetzten Fristen.
Der erste Schritt dieser Planung besteht darin, die Bedürfnisse und spezifischen Anforderungen mit Ihrem internen Team zu besprechen. Dabei müssen selbstverständlich die Anforderungen Ihrer Entwickler berücksichtigt werden, gleichzeitig ist es aber ebenso wichtig, den Endnutzer, die spezifischen Einsatzszenarien des Geräts und mögliche weitere Software zu berücksichtigen, die auf derselben Hardware laufen wird.
Unsere Teams entwickeln nicht nur einen Entwicklungsplan, sondern unterstützen Sie auch bei der Auswahl der Hardware, die am besten zu Ihren Zielen und Erwartungen passt. Unsere umfassende Erfahrung und langjährigen Partnerschaften mit allen wichtigen Hardwareanbietern können von Ihren Teams genutzt werden, um die richtige Hardware für die jeweilige Aufgabe auszuwählen.
Schließlich arbeiten wir mit Ihrem Team zusammen, um die Lieferergebnisse und Meilensteine des Projekts festzulegen. So wird auf allen Seiten Klarheit darüber geschaffen, was wann übergeben wird. Diese Meilensteine basieren auf den formulierten Anforderungen, den Projektzielen und den gesetzten Fristen.
Entwicklung
Mit Roadmap, Terminen und Meilensteinen ausgestattet, beginnen unsere Teams mit der Programmierung der Bare-Metal-Anwendung.
Die Entwicklung der Bare-Metal-Anwendung erfolgt durch Teams mit umfassender Erfahrung in der hardwarenahen Programmierung und Expertise in verschiedenen Branchen. Die Entwicklung von Embedded-Anwendungen ist eine der Kernkompetenzen von Witekio, und unsere Teams verfügen über eine lange Erfolgsgeschichte bei der erfolgreichen Durchführung von Bare-Metal-Projekten.
Der gesamte Bare-Metal-Code wird von unseren Teams getestet und validiert, um sicherzustellen, dass keine Fehler in die finale Anwendung gelangen. Diese Tests erfolgen sowohl am Code selbst als auch auf dem entsprechenden Hardwaregerät.
Sobald der Bare-Metal-Programmcode fertiggestellt, getestet und validiert ist, wird er von unseren Teams vollständig dokumentiert. Diese Dokumentation ermöglicht es Ihren Teams, die volle Kontrolle über den Code nach der Übergabe zu übernehmen, und unterstützt zukünftige Entwicklungsteams dabei, den Aufbau und die Hintergründe des Codes zu verstehen.
Die Entwicklung der Bare-Metal-Anwendung erfolgt durch Teams mit umfassender Erfahrung in der hardwarenahen Programmierung und Expertise in verschiedenen Branchen. Die Entwicklung von Embedded-Anwendungen ist eine der Kernkompetenzen von Witekio, und unsere Teams verfügen über eine lange Erfolgsgeschichte bei der erfolgreichen Durchführung von Bare-Metal-Projekten.
Der gesamte Bare-Metal-Code wird von unseren Teams getestet und validiert, um sicherzustellen, dass keine Fehler in die finale Anwendung gelangen. Diese Tests erfolgen sowohl am Code selbst als auch auf dem entsprechenden Hardwaregerät.
Sobald der Bare-Metal-Programmcode fertiggestellt, getestet und validiert ist, wird er von unseren Teams vollständig dokumentiert. Diese Dokumentation ermöglicht es Ihren Teams, die volle Kontrolle über den Code nach der Übergabe zu übernehmen, und unterstützt zukünftige Entwicklungsteams dabei, den Aufbau und die Hintergründe des Codes zu verstehen.
Nach Projektabschluss
Sobald ein Projekt abgeschlossen und der Bare-Metal-Firmware-Code übergeben ist, gilt das Projekt als beendet. Die meisten Witekio-Kunden ziehen es jedoch vor, weiterhin mit unseren Teams zusammenzuarbeiten, um die langfristige Funktionsfähigkeit der Anwendung sicherzustellen.
Ein Wartungsvertrag beispielsweise gewährleistet, dass das Gerät auch nach jahrelangem – oder in manchen Fällen jahrzehntelangem – Einsatz weiterhin effektiv und effizient funktioniert. Unsere Teams überprüfen regelmäßig den Code sowie Aktualisierungen der Hardware oder höherer Software-Ebenen, um sicherzustellen, dass das Gerät stets optimiert bleibt.
Wo Firmware-Updates erforderlich sind, können diese von den Witekio-Teams „over the air“ eingespielt werden. Dieser Prozess ist so optimiert, dass die Ausfallzeiten des Geräts minimal bleiben und die Benutzererfahrung kaum oder gar nicht beeinträchtigt wird.
Darüber hinaus sind unsere Teams Experten im Bereich Sicherheit. Da sich Bedrohungen im Laufe der Zeit weiterentwickeln, können die Angriffsflächen Ihres Geräts kontinuierlich gehärtet werden, um Hacks und Datenlecks zu verhindern. Regelmäßiges, proaktives Scannen der Hard- und Software-Ebenen gilt dabei als Best Practice, um Ihr Gerät zuverlässig vor Angriffen zu schützen.
Ein Wartungsvertrag beispielsweise gewährleistet, dass das Gerät auch nach jahrelangem – oder in manchen Fällen jahrzehntelangem – Einsatz weiterhin effektiv und effizient funktioniert. Unsere Teams überprüfen regelmäßig den Code sowie Aktualisierungen der Hardware oder höherer Software-Ebenen, um sicherzustellen, dass das Gerät stets optimiert bleibt.
Wo Firmware-Updates erforderlich sind, können diese von den Witekio-Teams „over the air“ eingespielt werden. Dieser Prozess ist so optimiert, dass die Ausfallzeiten des Geräts minimal bleiben und die Benutzererfahrung kaum oder gar nicht beeinträchtigt wird.
Darüber hinaus sind unsere Teams Experten im Bereich Sicherheit. Da sich Bedrohungen im Laufe der Zeit weiterentwickeln, können die Angriffsflächen Ihres Geräts kontinuierlich gehärtet werden, um Hacks und Datenlecks zu verhindern. Regelmäßiges, proaktives Scannen der Hard- und Software-Ebenen gilt dabei als Best Practice, um Ihr Gerät zuverlässig vor Angriffen zu schützen.
Die wichtigsten Vorteile der Bare-Metal-Entwicklung
Optimierte Leistung
Bare-Metal-Entwicklung bedeutet, dass der Code direkt mit der Hardware des Geräts interagiert und das Programm in einer Endlosschleife läuft. Das Ergebnis: verbesserte Leistung, höhere Effizienz und minimale Latenz. Gut geschriebener Bare-Metal-Code sorgt für ein effizienteres Gerät mit präzisem Timing – sei es im Bereich Wearables, IoT oder IIoT – und steigert die Zufriedenheit der Endnutzer.
Hardware-Ressourcen wie Energieverbrauch werden optimal genutzt, der Speicherbedarf reduziert, und die Ausführung des Codes erfolgt vollständig kontrolliert und zeitgenau. Es gibt keine Überraschungen – nur herausragende Performance.
Geringere Overheads auf ressourcenbegrenzten Systemen
Bare-Metal-Firmware läuft ohne Betriebssystem in einer Hauptschleife, was die Abstraktion minimiert und den Overhead reduziert. Gerade in den typischerweise stark eingeschränkten Systemen der IoT-, IIoT- und Wearable-Märkte ermöglichen diese niedrigen Overheads eine effiziente Nutzung begrenzter Ressourcen – ohne Qualitätseinbußen beim Benutzererlebnis. Leichte, performante Firmware mit direkter Hardware-Anbindung ist ein Merkmal erfolgreicher Bare-Metal-Entwicklung und treibt viele führende Geräte auf dem Markt an.
Vorhersehbare Leistung
Ohne ein Betriebssystem entfallen Verzögerungen durch Task-Scheduling und es ist nur ein minimaler Bootloader nötig. Dadurch ist das Verhalten des Systems – und das Benutzererlebnis – hochgradig vorhersehbar. Für Echtzeitanwendungen, bei denen präzises Timing entscheidend ist – etwa bei der Steuerung von Motoren, in der Automobiltechnik, bei Medikamentenverabreichung oder in der Echtzeit-Signalverarbeitung – ist diese Vorhersehbarkeit ein essenzieller Erfolgsfaktor.
Witekio kann Sie unterstützen bei Ihrem Bare-Metal-Projekt
Witekio verfügt über umfassende Erfahrung in der Bare-Metal-Entwicklung und kann zahlreiche erfolgreich umgesetzte Projekte vorweisen. Unsere Teams haben Bare-Metal-Anwendungen mit umfangreichen Funktionen für verschiedenste Hardware-Architekturen – von Mikroprozessoren bis zu Mikrocontrollern – entwickelt, in unterschiedlichsten Branchen und anspruchsvollsten Einsatzszenarien. Diese Erfahrung in Embedded Systems und unsere bewährte Fähigkeit, Projekte termingerecht und im Budgetrahmen zu liefern, machen Witekio zum idealen Partner für die zügige Kommerzialisierung Ihres Geräts. Kontaktieren Sie uns, um Ihr Bare-Metal-Projekt zu starten.
Ihr vertrauenswürdiger Partner für Embedded Software, Anwendungen und Konnektivität
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ISO 27001 zertifiziert
