miniatyr|300px|Exempel på ett inbyggt system, en router. Markerade komponenter inkluderar bland annat mikroprocessor (4), RAM (6) och flashminne (7). miniatyr|Ett mindre typiskt inbyggt system: en betaltelefon som laddar ett operativsystem. Systemet är i praktiken en specialanpassad persondator.
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 Mikrokontroller Realtidssystem Inbyggda operativsystem Internet of Things Styrenhet (fordon)
Referenser
Kategori:Datavetenskap Kategori:Datorer Kategori:Elektronik