組み込みシステム（Embedded System）は、プログラマーにとって非常に馴染みのある用語です。最近では、IoTがますます発展する中で、組み込みシステムがますます使用されています。それでは、組み込みシステムとは何でしょうか？次の記事では、BAP Softwareが読者の皆様にこの用語とその技術分野での実用例をよりよく理解していただけるようお手伝いいたします。
1. 組み込みシステムとは何ですか？
組み込みシステム（Embedded System）は、コンピュータのハードウェアにインストールされたアプリケーションの集合体です。出典：dedicatedcomputing.com
組み込みシステムは、コンピュータのハードウェアに統合されたソフトウェアシステムで、多くのアプリケーションが動作する独立したシステムを構築します。組み込みシステムは小さな単独のシステムである場合もあれば、大規模な統合システムである場合もあります。これらのシステムは、一定の計画に従って特定のルールに従う原則に基づいて作業を実行することを意図しています。
2. 組み込みシステムの特徴
組み込みシステムはますます人気を集めています。以下は組み込みシステムの特徴のいくつかです：
- 組み込みシステムはハードウェアとソフトウェアから構成されており、これらは計算用のデータを提供する集積回路であるマイクロプロセッサとマイクロコントローラで動作します。
- 組み込みシステムは、ユーザーが操作しなくても、IoTおよびインターネット接続デバイス上のセンサーと計算時間で動作します。
- 多くのデータを処理しているにもかかわらず、組み込みシステムは消費電力を抑える利点があり、バッテリー寿命を延ばすのに役立ちます。
- 組み込みシステムは、コンピュータのセカンダリメモリを使用せずに、自身のメモリとソフトウェアで動作する必要があります。
- 組み込みシステムは、特定の状況ごとに合わせて設計された個別の機能を実行するように設計されており、リソースを節約します。
- 組み込みシステムの特徴は、ユーザーのニーズを満たすためにハードウェアに組み込まれています。
3. 組み込みシステムの基本構造と動作プロセス
組み込みシステムは、異なるタスクを実行する多くの異なる部品で構成されています。出典：thors.com
組み込みシステムは以下の部分から成り立っています：
- ハードウェア：ハードウェアは組み込みシステム内のデータを接続する役割を担っています。これにはコントローラー、電源供給、LCDスクリーンなどが含まれる統合情報回路から成り立っています。
- ソフトウェア：アプリケーションソフトウェアは、システムに事前にインストールされたコードを変換して、組み込みシステム上で動作するアプリケーションをユーザーが使用できるようにします。
- リアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）：RTOSは組み込みシステムのパフォーマンスを監視します。RTOSはハードウェアとソフトウェアの調整を監督し、プロセッサが進行状況を追跡するためにスケジュールに基づいて動作する部分と見なすことができます。
- センサー：センサーは物理信号を測定し、電気信号に変換して、電子デバイスがこの信号を理解できるようにします。
- ADコンバータ：このコンバータはセンサーからのデータをデジタル信号に変換することができます。
- ASICプロセッサ：このプロセッサはデータをメモリに格納するために評価します。
- DAコンバータ：アナログデータバーのプロセッサからデータを転送するデジタルコンバータです。
- アクチュエータ：この部分はDAコンバータからの出力を実際の出力と比較し、承認されたデータと照合します。
組み込みシステムは、電子デバイス内のCPUによって動作します。それだけでなく、組み込みシステムはマイクロコントローラーやディジタル信号プロセッサ（DSP）、特定のアプリケーション向けの統合ネットワーク、プログラマブルゲートウェイネットワーク、GPU技術、およびゲートウェイアレイによって管理されます。これらのコンポーネントは、インターフェースの処理を担当する専用のコンポーネントと接続されます。
組み込みシステムの動作メカニズムでは、ハードウェアが内部メモリにデータを格納し、周辺デバイスを介して他のデバイスと接続し、データを処理します。
4. IoTと組み込みシステムの関係
組み込みシステムとIoTは、操作中にお互いに密接な関係があります。出典：timesys.com
まず最初に、IoTにおける組み込みシステムの重要性を理解するために、IoTとは何かを知る必要があります。IoTまたは「Internet Of Things」は、インターネットと接続された組み込みシステムを指します。
IoTデバイス内の組み込みシステムはハードウェアとして機能し、すべてのIoTデバイスは組み込みシステムに基づいて動作します。
言い換えれば、IoTは複数のデバイス、プラットフォーム、およびネットワークを接続する技術を可能にする環境です。したがって、IoTはデータ交換のネットワークを独自の方法で作成します。IoTで操作される組み込みシステムは、タスクを効率的にかつ個別に処理するのに役立ち、組み込みシステムの作業効率を向上させるのに役立ちます。
5. 組み込みシステムの実用的な応用例：
組み込みシステムは、医療、通信、デジタル、消費者電子製品、技術機械、生産装置など、さまざまな分野で使用されています。
- 自動車技術の分野では：
組み込みシステムはエンジン制御、走行トラッキング、エアバッグ制御、車両安全性、Eコマースへのアクセスサポートなどに適用されています。
- 消費者向け分野では：
組み込みシステムは洗濯機、腕時計、リモートビデオゲームコンソールなどの機器に適用されています。
- 医療分野では：
組み込みシステムは心拍モニター、透析機、ペースメーカーなど、さまざまな用途で使用されています。
- 通信分野では：
組み込みシステムは無線通信システムやコンピューティングシステムで使用されています。組み込みシステムのおかげで、無線通信はより効率的かつ高速に行われています。
- 産業分野では：
組み込みシステムは警察の交通管理、倉庫と商品管理、工場生産のモニタリングをサポートしています。
さらに、組み込みシステムはモバイル支払い、航空宇宙アプリケーション、ネットワークシステム、周辺機器、テレビ、コンピュータ、スマートミュージックプレーヤー、電子レンジ、GPS送信機などでも使用されています。また、組み込みシステムは軍事分野でもさまざまな領域の開発に役立っています。
組み込みシステムは、多くの電子デバイスで使用されるシステムです。出典：rs-online.com
6. 組み込みシステム開発者としての専門要件
現在、組み込みシステムは多くの分野でますます適用されています。そのため、この分野の人材需要も高まり、高度な専門的要求も増えています。
優れた組み込みシステム開発者になるために、以下の基準を満たす必要があります：
- まず第一に、C/C++プログラミングに関連する知識を学び、研究し、プログラミング言語の使用スキルを磨く必要があります。
- 制御コマンドの熟練した使用と、ソフトウェアとハードウェアの構成に精通していることが求められます。
- Perforce、SVNなどのツールを活用してソフトウェア構成を管理し、開発する必要があります。
- 管理スキルとチームワークスキルを向上させ、プログラミングと情報技術に関する新しい知識を常に学び、更新する必要があります。
Conclude
したがって、組み込みシステムは情報技術分野で極めて重要な役割を果たすシステムです。組み込みシステムは、IoTと統合された非常に効率的な構成と動作方法を持つだけでなく、多くの産業に適用できる独自の特性を備えています。
私たちが共有した知識により、組み込みシステムについてより詳細な理解が得られたことを願っています。
私たちは、あらゆる種類の情報技術サービスの実装ニーズがある場合、いつでもご相談いただけることを願っています。BAPは常に24時間365日、アドバイスとサポートを提供する準備ができています。
