Vad är inbyggda system? – Grunden till smart teknik

Inbyggda system kan delas in i flera olika kategorier beroende på funktion och komplexitet:

• Stand-alone system – Fungerar självständigt utan nätverksanslutning, exempelvis en elektronisk köksvåg.
• Real-time system – Måste reagera inom en viss tidsgräns. Kan använda hårda eller mjuka deadlines beroende på vad som händer om tidsgränsen överskrids. Används i exempelvis kontrollsystem för fordon.
• Networked system – Är uppkopplade till nätverk, ofta tillsammans med liknande enheter för att distribuera uppgifter. Möjliggör övervakning, fjärrstyrning och kommunikation, vilket behövs i smarta hem-system och IoT-enheter.
• Mobile system – Ett kompakt, portabelt och batteridrivet system som används i enheter såsom smarta klockor, handhållna industriella enheter och testutrustning.

De vanligaste programmeringsspråken för inbyggda system är:

• C och C++ – Standard inom inbyggda system tack vare låg minnesförbrukning och hög prestanda.
• Python – Vanligt inom IoT och AI-drivna inbyggda system där flexibilitet och snabb utveckling är viktigt.
• Rust – Ett växande språk inom Embedded tack vare sin höga säkerhet och effektiva minneshantering.

Utvecklingen av inbyggda system sker ofta genom att man samlar in krav för systemet, programmerar mjukvaran, testar systemet i en simulerad miljö och/eller på den riktiga hårdvaran, och därefter driftsätts systemet på hårdvaran i slutmiljön. När som helst i processen samlas återkoppling från användaren in och så itereras nya funktioner och rättningar fram.

Mikroprocessorer och mikrokontroller fungerar som hjärnan i ett inbyggt system men har olika användningsområden. En mikroprocessor är en central processorenhet som utför instruktioner i ett program och kräver externa komponenter som minne och lagring för att fungera. En mikrokontroller är en allt-i-ett-lösning där processor, minne och in-/utgångar ingår i samma krets. Mikrokontroller används ofta i enklare enheter som fjärrkontroller och medicinteknisk utrustning.

Inbyggda system bygger vanligtvis på någon av dessa två tekniker:

• Mikroprocessor (CPU) – En kraftfull enhet som kräver externa komponenter för att hantera minne och I/O. Den används i avancerade system där hög beräkningskraft krävs, så som industriella datorer och nätverksenheter.
• Mikrokontroller (MCU) – En kompakt, kostnads- och energieffektiv lösning där allt är integrerat på en enda krets. Vanlig i mindre, specialiserade system som hushållsapparater och medicinsk utrustning.

Mikrokontroller är det vanligaste valet i inbyggda system eftersom de är kostnadseffektiva och energisnåla.

Den största skillnaden mellan inbyggda system och vanliga datorer är att en dator är designad för flera ändamål och kan köra olika program, medan ett inbyggt system är optimerat för att utföra en specifik uppgift. Inbyggda system har ofta begränsad minneskapacitet och är anpassade för realtidsfunktioner, där de måste reagera snabbt och exakt på givna signaler. De använder vanligtvis specialanpassade operativsystem eller körs utan operativsystem alls, till skillnad från vanliga datorer som använder Windows, macOS eller Linux. När det gäller internetuppkoppling är vissa inbyggda system anslutna, exempelvis IoT-enheter, men många fungerar helt fristående, medan en vanlig dator i princip alltid är uppkopplad.

Inbyggda system finns i nästan alla branscher och driver många av de tekniker vi använder dagligen. Några exempel är:

• Fordonsteknik – Motorstyrning, ABS-bromsar, infotainmentsystem.
• Medicinsk teknik – Pacemakers, insulinpumpar, övervakningsutrustning.
• Industriell automation – Produktionsrobotar, smarta sensorer och maskinstyrning.
• Telekommunikation – Routrar, nätverksutrustning och mobilteknik.
• IoT och smarta hem – Smarta termostater, röstassistenter och belysningssystem.

Dessa branscher är beroende av inbyggda system för att skapa effektiva, energieffektiva och pålitliga tekniska lösningar.

Tekniken kring inbyggda system utvecklas snabbt och nya innovationer förändrar branschen. Några av de största trenderna just nu är:

• AI och maskininlärning – Inbyggda system som kan tränas att fatta autonoma beslut, exempelvis självkörande bilar och smarta industrirobotar.
• 5G och IoT – Fler enheter blir uppkopplade och möjliggör snabbare och mer intelligenta system.
• Energieffektiva system – Optimering av batteriförbrukning och strömsnåla kretsar, särskilt för bärbara och trådlösa enheter.
• Ökad cybersäkerhet – Med fler uppkopplade system ökar också behovet av robust säkerhet för att skydda enheter från cyberhot.

Framtidens inbyggda system kommer att bli ännu mer intelligenta, självlärande och energieffektiva.

Inbyggda system är en grundläggande teknik i dagens samhälle och används inom allt från fordon och medicinsk teknik till industri och IoT. Genom att kombinera hårdvara och mjukvara skapas effektiva, pålitliga och ofta realtidskritiska lösningar.

Nyfiken på hur Embedded kan göra skillnad för er? Hör av er till Consid – vi hjälper er att utforska möjligheterna.