{"id":22,"date":"2015-04-30T10:39:48","date_gmt":"2015-04-30T10:39:48","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/?page_id=22"},"modified":"2015-05-02T13:47:18","modified_gmt":"2015-05-02T11:47:18","slug":"embedded","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/embedded\/","title":{"rendered":"Embedded"},"content":{"rendered":"

Der Ausdruck eingebettetes System<\/strong> (auch englisch embedded system<\/strong>) bezeichnet einen elektronischen Rechner oder auch Computer, der in einen technischen Kontext eingebunden (eingebettet) ist. Dabei \u00fcbernimmt der Rechner entweder \u00dcberwachungs-, Steuerungs- oder Regelfunktionen<\/strong> oder ist f\u00fcr eine Form der Daten- bzw. Signalverarbeitung<\/strong> zust\u00e4ndig, beispielsweise beim Ver- bzw. Entschl\u00fcsseln, Codieren bzw. Decodieren oder Filtern.<\/p>\n

Eingebettete Systeme verrichten \u2013 weitestgehend unsichtbar f\u00fcr den Benutzer \u2013 den Dienst in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen und Ger\u00e4ten, beispielsweise in Ger\u00e4ten der Medizintechnik, Waschmaschinen, Flugzeugen, Kraftfahrzeugen, K\u00fchlschr\u00e4nken, Fernsehern, DVD-Playern, Set-Top-Boxen, Routern, Mobiltelefonen oder allgemein in Ger\u00e4ten der Unterhaltungselektronik. Im Fall von komplexen Gesamtsystemen handelt es sich dabei meist um eine Vernetzung einer Vielzahl von ansonsten autonomen, eingebetteten Systemen (z. B. im Fahrzeug oder Flugzeug).<\/p>\n

Oft werden eingebettete Systeme speziell an eine Aufgabe angepasst. Aus Kostengr\u00fcnden wird eine optimierte, gemischte Hardware-Software-Implementierung gew\u00e4hlt. Dabei vereinigt eine solche Konstruktion die gro\u00dfe Flexibilit\u00e4t von Software mit der Leistungsf\u00e4higkeit der Hardware. Die Software dient dabei sowohl zur Steuerung des Systems selbst als auch ggf. zur Interaktion des Systems mit der Au\u00dfenwelt \u00fcber definierte Schnittstellen oder Protokolle (z. B. LIN-Bus, CAN-Bus, ZigBee f\u00fcr drahtlose Kommunikation oder IP \u00fcber Ethernet).<\/p>\n

Eingebettete Systeme werden h\u00e4ufig mittels vieler verschiedener CPU-Architekturen (8051, ARM, AVR, TI MSP430, MIPS, PowerPC, 68k\/Coldfire, Intel x86, 68HC12, C167, Renesas M16C, H8S und diverser anderer 8\/16\/32-Bit-CPUs) realisiert.<\/p>\n

Die Software f\u00fcr Embedded Systeme, die sogenannte Firmware, wird in der Regel \u00fcber einen Crosscompiler erzeugt. Dieser Compiler l\u00e4uft auf einer anderen Architektur (in der Regel auf einer PC-Architektur) als die des Zielsystems. Diese Crosscompiler sind normalerweise nicht auf einen bestimmten Prozessor begrenzt, sondern k\u00f6nnen Maschinencode f\u00fcr eine ganze Prozessorfamilie erzeugen, wie zum Beispiel ARM7, PowerPC 8xx.<\/p>\n

Die Elektronik bildet meistens ein Mikroprozessor mit entsprechender Peripherie oder ein Mikrocontroller.<\/p>\n

Folgende Aspekte spielen bei Entwurfsentscheidungen von eingebetteten Systemen eine Rolle:<\/p>\n

Integration<\/strong>
\nJe mehr Funktionalit\u00e4t der verwendete Mikrocontroller bereits enth\u00e4lt, desto weniger Peripheriebausteine werden ben\u00f6tigt, um die Anbindung an die ben\u00f6tigten Systemschnittstellen (Ein-\/Ausgabe) zu erm\u00f6glichen. Je weniger Bausteine eine Platine ben\u00f6tigt, desto geringer ist der Platzbedarf der Leiterbahnen und die Signallaufzeiten zwischen den Bausteinen. Diese \u00dcberlegungen f\u00fchrten dazu, dass auf heutigen Mikrocontrollern meistens schon ausreichend RAM und andere Peripherie-Funktionen vorgesehen sind.
\nHardwareanforderungen<\/strong>
\nJe nach Einsatzumgebung des Systems k\u00f6nnen unterschiedlichste Rahmenbedingungen entstehen. Wenn es um eine Freiluftanlage oder sonstige raue Umweltbedingungen wie Hitze und Staub geht, muss man auf Robustheit der Hardware achten, also vor allem hermetische Kapselung. Wenn es dabei um aufw\u00e4ndigere Systeme geht, sind sogenannte Industrie-PCs oft eine L\u00f6sung. Wenn es um st\u00e4ndige mechanische Ersch\u00fctterungen geht, m\u00fcssen Steckverbindungen m\u00f6glichst eingespart oder besonders robust ausgef\u00fchrt werden. Bauteile mit beweglichen Komponenten wie Festplattenlaufwerke oder L\u00fcfter versucht man dabei m\u00f6glichst auch zu vermeiden.
\nStromverbrauch<\/strong>
\nIn vielen F\u00e4llen werden eingebettete Systeme mit Batterien betrieben. Diese werden, wie z. B. bei Wasserz\u00e4hlern, nur im Eichintervall (5 Jahre + Laufzeitreserve) getauscht. Die hohen Laufzeiten werden durch spezielle Chiptechnologien (z. B. CMOS) und Ma\u00dfnahmen in der Software, wie z. B. Schlafmodus, erreicht.
\nEchtzeitanforderungen<\/strong>
\nHohe Verf\u00fcgbarkeit und definierte Antwortzeiten sind h\u00e4ufig gestellte Anforderungen an ein eingebettetes System und damit auch an dessen Betriebssystem und Software. Beispielsweise muss die elektronisch gesteuerte Bremse oder der Airbag nahezu unverz\u00f6gert im Millisekundenbereich reagieren, eine \u00dcberschreitung der definierten Latenzzeit ist nicht tolerierbar. Die einfache und geschlossene Bauweise sowie die Verwendung spezieller Echtzeitbetriebssysteme erlauben es schon in der Entwicklungsphase, die Reaktionszeiten des Gesamtsystems abzusch\u00e4tzen.
\nBetriebssicherheit
\nViele eingebettete Systeme laufen im Gegensatz zu PCs im Dauerbetrieb. Fehler und St\u00f6rungen, wie z. B. bei Probleme mit der elektromagnetische Vertr\u00e4glichkeit (EMV), erfordern spezielle Ma\u00dfnahmen im eingebetteten System um einen zuverl\u00e4ssigen Wiederanlauf zu gew\u00e4hrleisten. Daher sind Mikrocontroller mit einem Watchdog ausger\u00fcstet. Dieser bewirkt bei Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten im Ablauf einen kontrollierten Wiederanlauf und stellt damit die Verf\u00fcgbarkeit des eingebetteten Systems, ohne Eingriff des Benutzers, sicher.
\nSt\u00fcckpreis<\/strong>
\nDer St\u00fcckpreis h\u00e4ngt, wie viele Waren des Marktes, von den Entwicklungs- und Herstellungskosten ab. Je h\u00f6her die St\u00fcckzahl, desto geringer ist der Anteil der Entwicklungskosten je St\u00fcck. Bei gro\u00dfen Produktionsmengen wird daher bei der Entwicklung viel Aufwand in die Optimierung des Ressourcenverbrauchs gesteckt, um beispielsweise durch Speichereinsparung die Materialkosten weiter dr\u00fccken zu k\u00f6nnen. Bei geringen St\u00fcckzahlen fallen die Materialkosten dagegen weniger ins Gewicht. Hier lohnt es sich dann wieder mit teureren, aber daf\u00fcr flexibleren Bausteinen (z. B. FPGAs) die Entwicklungszeit zu verringern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Ausdruck eingebettetes System (auch englisch embedded system) bezeichnet einen elektronischen Rechner oder auch Computer, der in einen technischen Kontext eingebunden (eingebettet) ist. Dabei \u00fcbernimmt der Rechner entweder \u00dcberwachungs-, Steuerungs- oder Regelfunktionen oder ist f\u00fcr eine Form der Daten- bzw. Signalverarbeitung zust\u00e4ndig, beispielsweise beim Ver- bzw. Entschl\u00fcsseln, Codieren bzw. Decodieren oder Filtern. Eingebettete Systeme verrichten … Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_bbp_topic_count":0,"_bbp_reply_count":0,"_bbp_total_topic_count":0,"_bbp_total_reply_count":0,"_bbp_voice_count":0,"_bbp_anonymous_reply_count":0,"_bbp_topic_count_hidden":0,"_bbp_reply_count_hidden":0,"_bbp_forum_subforum_count":0,"footnotes":""},"class_list":["post-22","page","type-page","status-publish"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/22","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/22\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":92,"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/22\/revisions\/92"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.ts-automation.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}