Inbyggt system

Inbyggda system (även inbäddade system) är specialiserade datorsystem som är integrerade i en större elektrisk eller mekanisk enhet och utformade för att utföra en eller ett fåtal specifika uppgifter, ofta med någon form av realtidskrav.^[1]

Till skillnad från persondatorer är inbyggda system vanligtvis optimerade för tillförlitlighet, energieffektivitet och kostnad.^[2]

Inbyggda system utgör en central del av många tekniska produkter, exempelvis hemelektronik, mobiltelefoner, industrirobotar, vitvaror, bilar, flygplan och tåg.^[3]

Egenskaper

Inbyggda system kännetecknas ofta av:

Specialisering – systemet är utformat för ett begränsat antal funktioner
Realtidskrav – många system måste reagera inom givna tidsgränser^[4]
Resursbegränsningar – begränsat minne, processorkraft och energiförbrukning
Hög tillförlitlighet – kontinuerlig och stabil drift är ofta avgörande
Integrering – systemet är en del av en större produkt

Programvaran är typiskt lagrad i icke-flyktigt minne, såsom ROM eller flashminne, vilket möjliggör snabb uppstart.^[5]

I många fall kan användaren inte installera egen programvara, vilket bidrar till minskad komplexitet och ökad driftsäkerhet jämfört med generella datorsystem.^[5]

Arkitektur

Ett inbyggt system består vanligtvis av:

Processor – ofta en mikrokontroller eller mikroprocessor
Minne – RAM för temporär data och ROM/flash för programkod
In-/utgångsgränssnitt – för kommunikation med sensorer, aktuatorer och andra system
Kommunikation – exempelvis via seriella gränssnitt eller nätverk

Många system bygger på mikrokontroller där flera funktioner är integrerade i en och samma krets, medan mer avancerade system kan använda separata komponenter eller systemkretsar (system-on-a-chip, SoC).^[6]

Programvara

Programvaran i ett inbyggt system kallas ofta firmware och är nära kopplad till hårdvaran.^[7]

Den kan bestå av:

Bare-metal-programvara – körs direkt utan operativsystem
Realtidsoperativsystem (RTOS) – hanterar tidskritiska uppgifter^[8]
Inbyggda operativsystem – exempelvis anpassade versioner av Linux eller Windows (t.ex. Windows CE)

I enklare system är programvaran ofta liten och statiskt lagrad, medan mer komplexa system använder mer omfattande programvaruplattformar.^[5]

Klassificering

Inbyggda system kan delas in på olika sätt:

Efter funktion

Fristående system – fungerar självständigt
Nätverksanslutna system – kommunicerar med andra system, exempelvis inom Internet of Things^[9]
Realtidssystem – uppfyller tidskritiska krav

Efter komplexitet

Enkla system – ofta baserade på en ensam mikrokontroller
Komplexa system – kan innehålla flera processorer och avancerad programvara

Tillämpningar

Inbyggda system används inom många områden:

Konsumentelektronik – till exempel TV-apparater och hushållsapparater
Fordon – motorstyrning, säkerhetssystem och infotainment
Industri – styrsystem, robotik och automatisering
Transport – exempelvis flyg- och järnvägssystem
Medicinteknik – övervaknings- och diagnossystem

Många inbyggda system ingår som delsystem i större system och samverkar ofta med andra enheter.^[10]

Historia

Utvecklingen av inbyggda system är nära kopplad till framväxten av mikroprocessorer och integrerade kretsar under 1900-talet.^[6]

Från enkla specialiserade system har utvecklingen gått mot allt mer komplexa och uppkopplade lösningar. Under 2000-talet har inbyggda system blivit en central komponent i modern teknik, särskilt inom områden som Internet of Things och cyberfysiska system.^[11]

Se även

Referenser

↑ Wolf, Wayne (2012). Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design (3). Morgan Kaufmann. https://archive.org/details/computersascompo0000wolf
↑ Marwedel, Peter (2010). Embedded System Design. Springer
↑ Heath, Steve (2003). Embedded Systems Design. Newnes. https://archive.org/details/embeddedsystemsd0000heat
↑ Laplante, Phillip A. (2011). Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley
1 2 3 Noergaard, Tammy (2012). Embedded Systems Architecture. Newnes
1 2 Wolf, Wayne (2012). Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design. Morgan Kaufmann. https://archive.org/details/computersascompo0000wolf
↑ Marwedel, Peter (2010). Embedded System Design. Springer
↑ Laplante, Phillip A. (2011). Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley
↑ Gubbi, Jayavardhana (2013). Internet of Things: A Vision, Architectural Elements, and Future Directions. Elsevier
↑ Heath, Steve (2003). Embedded Systems Design. Newnes. https://archive.org/details/embeddedsystemsd0000heat
↑ Gubbi, Jayavardhana (2013). Internet of Things: A Vision, Architectural Elements, and Future Directions. Elsevier

[1] Wolf, Wayne (2012). Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design (3). Morgan Kaufmann. https://archive.org/details/computersascompo0000wolf

[2] Marwedel, Peter (2010). Embedded System Design. Springer

[3] Heath, Steve (2003). Embedded Systems Design. Newnes. https://archive.org/details/embeddedsystemsd0000heat

[4] Laplante, Phillip A. (2011). Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley

[Noergaard-5] 1 2 3 Noergaard, Tammy (2012). Embedded Systems Architecture. Newnes

[ww-6] 1 2 Wolf, Wayne (2012). Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design. Morgan Kaufmann. https://archive.org/details/computersascompo0000wolf

[7] Marwedel, Peter (2010). Embedded System Design. Springer

[8] Laplante, Phillip A. (2011). Real-Time Systems Design and Analysis. Wiley

[9] Gubbi, Jayavardhana (2013). Internet of Things: A Vision, Architectural Elements, and Future Directions. Elsevier

[10] Heath, Steve (2003). Embedded Systems Design. Newnes. https://archive.org/details/embeddedsystemsd0000heat

[11] Gubbi, Jayavardhana (2013). Internet of Things: A Vision, Architectural Elements, and Future Directions. Elsevier

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]