Software încorporat

Siemens oferă ambele software încorporat pentru automobile și inginerie software încorporată soluții. Siemens a încetat să ofere software încorporat independent pentru SoC-uri odată cu retragerea în noiembrie 2023 a produselor Nucleus, Nucleus Hypervisor, Nucleus ReadyStart, Sokol Flex Linux, Sokol Omni Linux și Sourcery CodeBench (inclusiv suplimente asociate). Contractele de asistență existente pentru aceste produse sunt încă onorate, vă rugăm să contactați Siemens Centrul de asistență pentru mai multe informații.

Care sunt diferitele tipuri de software încorporat și scopurile lor?

• Un sistem de operare (OS), în sensul său cel mai general, este un software care permite unui utilizator să ruleze alte aplicații pe un dispozitiv de calcul. Sistemul de operare gestionează resursele hardware ale unui procesor, inclusiv dispozitive de intrare, cum ar fi o tastatură și un mouse, dispozitive de ieșire, cum ar fi afișaje sau imprimante, conexiuni de rețea și dispozitive de stocare, cum ar fi hard disk-uri și memorie. Sistemul de operare oferă, de asemenea, servicii pentru a facilita execuția și gestionarea eficientă a programelor de aplicații software și alocarea memoriei pentru programele de aplicații software.
• Firmware - Firmware-ul este un tip de software care este scris direct pentru o piesă hardware. Funcționează fără a trece prin API-uri, sistemul de operare sau driverele de dispozitiv - oferind instrucțiunile și îndrumările necesare pentru a comunica cu alte dispozitive sau pentru a efectua sarcini și funcții de bază conform intenției.
• Middleware - Middleware este un strat software situat între aplicații și sisteme de operare. Middleware-ul este adesea utilizat în sistemele distribuite, unde simplifică dezvoltarea de software oferind următoarele:
  • Ascunderea complexității aplicațiilor distribuite
  • Mascarea eterogenității hardware-ului, sistemelor de operare și protocoalelor
  • Furnizarea de interfețe uniforme și de nivel înalt utilizate pentru a face aplicații interoperabile, reutilizabile și portabile.
  • Furnizarea unui set de servicii comune care minimizează duplicarea eforturilor și îmbunătățește colaborarea între aplicații
• Aplicație — Utilizatorul final dezvoltă aplicația software finală care rulează pe sistemul de operare, utilizează sau interacționează cu middleware-ul și firmware-ul și este obiectivul principal al funcției țintă a sistemelor încorporate. Fiecare aplicație finală este unică, în timp ce sistemele de operare și firmware-ul pot fi identice de la dispozitiv la dispozitiv.

Software încorporat vs sisteme încorporate

Componentele hardware dintr-un dispozitiv care rulează software încorporat sunt numite „sistem încorporat”. Câteva exemple de componente hardware utilizate în sistemele încorporate sunt circuitele de alimentare, unitățile centrale de procesare, dispozitivele de memorie flash, cronometrele și porturile de comunicații seriale. În timpul fazelor de proiectare timpurii ale unui dispozitiv, hardware-ul care va alcătui sistemul încorporat - și configurația acestuia în dispozitiv - este decis. Apoi, software-ul încorporat este dezvoltat de la zero pentru a rula exclusiv pe acel hardware în acea configurație precisă. Acest lucru face ca proiectarea software-ului încorporat să fie un domeniu specializat care necesită cunoștințe aprofundate despre capacitățile hardware și programarea computerului.

Exemple de funcții bazate pe software încorporate

Aproape fiecare dispozitiv cu plăci de circuite și cipuri de computer are aceste componente aranjate într-un sistem software încorporat. Drept urmare, sistemele software încorporate sunt omniprezente în viața de zi cu zi și se găsesc în toate tehnologiile de consum, industriale, auto, aerospațiale, medicale, comerciale, telecomunicații și militare.

Exemple comune de caracteristici bazate pe software încorporate includ:

• Sisteme de procesare a imaginilor găsite în echipamentele de imagistică medicală
• Sisteme de control fly-by-wire găsite în aeronave
• Sisteme de detectare a mișcării în camerele de securitate
• Sisteme de control al traficului găsite în semafoare
• Sisteme de sincronizare și automatizare găsite în dispozitivele inteligente pentru casă

Care sunt diferitele tipuri de sisteme încorporate?

Când se bazează pe cerințe de performanță și funcționale, există cinci clase principale de sisteme încorporate:

• Sistemele încorporate în timp real finalizează sarcinile într-o manieră deterministă și repetabilă, care este afectată de arhitectura și programarea subiacentă a sistemelor de operare, precum și de performanța firelor, de ramificare și latență de întrerupere. Sistemele încorporate de uz general nu conțin o cerință în timp real și pot gestiona întreruperile sau ramificările fără dependență de timpul de finalizare. Afișajele grafice și gestionarea tastaturii și mouse-ului sunt exemple bune de sisteme generale.
• Sistemele încorporate independente pot finaliza sarcini fără un sistem gazdă sau resurse externe de procesare. Aceștia pot emite sau primi date de la dispozitivele conectate, dar nu se bazează pe ele pentru a-și finaliza sarcina.
• Sistemele încorporate independente își pot finaliza sarcina fără un sistem gazdă sau resurse externe de procesare. Aceștia pot emite sau primi date de la dispozitivele conectate, dar nu se bazează pe ele pentru a-și finaliza sarcina.
• Sistemele încorporate în rețea depind de o rețea conectată pentru a efectua sarcini atribuite.
• Pe baza complexității arhitecturii hardware a sistemului, există trei tipuri principale de sisteme încorporate: Sistemele încorporate în rețea depind de o rețea conectată pentru a efectua sarcini atribuite.

Cum afectează piețele finale sistemele încorporate

Cerințele și componentele sistemului încorporat vor diferi în funcție de cerințele pieței țintă. Câteva exemple includ:

• Consumatori - În aplicații precum bunurile de larg consum, cum ar fi șaibele, dispozitivele purtabile și telefoanele mobile, sistemele încorporate subliniază dimensiunea redusă a
• Sistem pe cip, consum redus de energie sau funcționare a bateriei și interfețe grafice. În aceste aplicații, sistemele de operare configurabile și capacitatea de a opri „domeniile” nefuncționale ale designului sunt evaluate.
• Rețea - Aplicații care permit conectivitatea, comunicarea, operațiunile și gestionarea unei rețele de întreprindere. Oferă calea și serviciile de comunicare între utilizatori, procese, aplicații, servicii și rețele externe/internet. Aplicațiile de rețea încorporate se concentrează pe viteza de răspuns, procesarea pachetelor și căile hardware periferice.
• Industrial - Pentru aplicații precum gestionarea podelei din fabrică, motoare și mori de vânt, accentul tinde să asigure conectivitatea cloud și funcționarea deterministă „în timp real” și se poate concentra puternic pe middleware.
• Medicale, auto și aerospațiale - Aceste industrii au nevoie de sisteme critice mixte de siguranță, în care porțiuni ale designului sunt izolate unele de altele pentru a se asigura că numai datele necesare intră sau părăsesc sistemul (securitate), garantând în același timp niciun prejudiciu utilizatorului final (siguranță). Exemple sunt sistemele de conducere autonomă în automobile și dispozitive medicale. Aceste sisteme încorporate pot include un amestec de sisteme de operare open source (Linux) și deterministe în timp real (RTOS) și utilizează puternic middleware dovedit.

De ce este diferit software-ul încorporat pentru automobile?

În electronica auto, interacțiunile complexe în timp real apar pe mai multe sisteme încorporate, fiecare dintre ele funcționale de control, cum ar fi frânarea, direcția, suspensia, sistemul de propulsie etc. Carcasa fizică care conține fiecare sistem încorporat este denumită unitate de control electronic (ECU). Fiecare ECU și software-ul său încorporat fac parte dintr-o arhitectură electrică complexă cunoscută sub numele de sistem distribuit.

Comunicând între ele, ECU-urile care alcătuiesc sistemul distribuit al unui vehicul pot executa o varietate de funcții, cum ar fi frânarea automată de urgență, controlul adaptiv al vitezei de croazieră, controlul stabilității, farurile adaptive și multe altele. O singură funcție ar putea necesita interacțiuni între 20 sau mai multe aplicații software încorporate răspândite pe numeroase ECU conectate prin mai multe protocoale de rețea. Algoritmii complexi de control implementați cu software-ul încorporat asigură sincronizarea corectă a funcțiilor, intrările și ieșirile necesare și securitatea datelor.

Exemple comune de caracteristici bazate pe aplicații software auto includ:

• Funcții ADAS (Advanced Driver Assist Systems), cum ar fi controlul automat al vitezei de croazieră, frânarea automată de urgență, asistența la menținerea benzii de rulare, asistență la trafic, avertizări de plecare pe banda de rulare
• Gestionarea bateriei
• Compensarea cuplului
• Controlul ratei de injecție a combustibilului

Stiva de software ECU

Unitatea de control electronic sau ECU este compusă dintr-o unitate principală de calcul cu hardware la nivel de cip și un teanc de software încorporat. Cu toate acestea, există o tendință crescândă în rândul producătorilor de automobile de a proiecta ECU-uri cu circuite integrate complexe care conțin mai multe nuclee de calcul pe un singur cip - ceea ce este denumit Sistem pe un cip (SoC). Aceste SoC-uri pot găzdui o multitudine de abstractizări ECU pentru a consolida hardware-ul. Stiva de software pentru un ECU include de obicei o gamă largă de soluții, de la firmware de nivel scăzut la aplicații software încorporate la nivel înalt.