share

Inżynieria systemów wbudowanych: od zastosowań domowych i przemysłowych do Internetu Rzeczy

Mówiąc o systemach wbudowanych, z reguły mamy na myśli dość skomplikowane układy z komputerem jednopłytkowym, powszechnie wykorzystywane w sektorze automatyki przemysłowej. Ta technologia jednak ewoluowała do tego stopnia, że obecnie stosuje się ją praktycznie we wszystkich dziedzinach życia – w tym w urządzeniach codziennego użytku. Stąd znacznie wzrosło znaczenie inżynierii systemów wbudowanych, a inżynierowie specjalizujący się w tym obszarze są wręcz rozchwytywani na rynku. W GlobalLogic projektujemy systemy wbudowane (embedded) na potrzeby naszych klientów, dostarczając im niezawodne rozwiązania bez względu na oczekiwany stopień zaawansowania urządzenia.

Krótko o systemach wbudowanych

Pisząc możliwie jak najprościej: mianem systemu wbudowanego określamy sterownik elektroniczny, którego pracę nadzoruje system operacyjny – zwykle jest to system RTOS, czyli czasu rzeczywistego. Rozwiązanie to jest częścią większego systemu mechanicznego lub elektrycznego, np. automatyki przemysłowej i – zgodnie z nazwą – wbudowuje się je w konkretne urządzenie.

Celem stosowania systemów wbudowanych jest oczywiście uzyskanie kontroli nad urządzeniem wymagającym automatyzacji. Obecnie mamy do czynienia z powszechną popularyzacją komputerów jednopłytkowych, co pozwala stosować systemy wbudowane w nawet najprostszych rozwiązaniach dla domu czy indywidualnych konsumentów – na przykład w komputerach osobistych, zegarkach czy urządzeniach RTV i AGD.

Ciekawostka

Do kategorii systemów wbudowanych zaliczamy również procesory, w tym te stosowane w elektronice użytkowej.

Trendy w projektowaniu systemów wbudowanych

Aktualnie najważniejszym trendem jest tworzenie systemów wbudowanych opartych na mikrokontrolerach. Dzięki zintegrowaniu pamięci i interfejsów peryferyjnych w jednym procesorze oszczędzamy sporo miejsca, co jest niezbędne w dobie powszechnej miniaturyzacji urządzeń – zwłaszcza mobilnych. Oczywiście w sytuacji, gdy wymagane jest zaprojektowanie bardzo skomplikowanego systemu wbudowanego, nadal wykorzystuje się standardowe mikroprocesory z zewnętrznymi układami scalonymi.

Kolejnym ważnym trendem jest dążenie do specjalizacji. Projektujemy systemy wbudowane z myślą o konkretnym zastosowaniu lub grupie zbliżonych zastosowań. Ma to tę zaletę, że możemy od razu zoptymalizować dany system ściśle pod kątem parametrów urządzenia, jego przeznaczenia oraz oczekiwanej funkcjonalności. Dzięki temu np. elementy automatyki przemysłowej działają niezwykle precyzyjnie i wydajnie.

Specjalizacja ma również pozytywny wpływ na koszty produkcji i późniejszej eksploatacji systemu wbudowanego, ponieważ zyskujemy możliwość standaryzacji i wyeliminowania potencjalnych problemów użytkowych. Otwiera to także drzwi do masowej produkcji systemu wbudowanego, co oczywiście zawsze obniża cenę jednostkową urządzenia.

Szerokie zastosowanie systemów wbudowanych

W zasadzie każdy z nas pośrednio korzysta z systemów wbudowanych na co dzień. Znajdziemy je w osobistych urządzeniach elektronicznych (zegarek, smartfon), to dzięki nim możemy w miarę bezpiecznie poruszać się po ulicach (zawiadują pracą sygnalizacji świetlnych, latarni ulicznych), komfortowo wjeżdżać do garażu (automatyka do bram) czy szybko zweryfikować swój stan zdrowia (kontrolowanie pracy rezonansu magnetycznego). Systemy wbudowane masowo wykorzystuje się także w transporcie drogowym i lotniczym.

Nie jesteśmy sobie w stanie wyobrazić funkcjonowania jakiejkolwiek istotnej branży bez systemów wbudowanych. To dzięki nim istnieje i rozwija się sektor motoryzacyjny, spożywczy, medyczny, telekomunikacyjny, przemysłowy. Systemy oparte na mikroprocesorach umożliwiają nam komfortową pracę na komputerze, w tym szybkie udostępnianie danych – szczególnie doceniane w pracy zdalnej.

Docelowo na systemach wbudowanych będzie oparta cała infrastruktura Internetu Rzeczy (IoT), który już teraz zaczyna mocno porządkować nasze codzienne życie, a wkrótce stanie się standardem w komunikacji, pracy, transporcie, funkcjonowaniu miast i korzystaniu z rozrywek.