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.

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

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

Egenskaper

Inbyggda system kännetecknas ofta av:

Specialisering – systemet är utformat för ett begränsat antal funktioner
Realtidskrav – många system måste reagera inom givna tidsgränser
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.

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

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).

Programvara

Programvaran i ett inbyggt system kallas ofta firmware och är nära kopplad till hårdvaran.

Den kan bestå av:

Bare-metal-programvara – körs direkt utan operativsystem
Realtidsoperativsystem (RTOS) – hanterar tidskritiska uppgifter
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.

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
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.

Historia

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

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.

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