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Eingebettete Systeme

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Eingebettete Systeme

Eingebettete Systeme sind Computersysteme, die in einem Gerät integriert sind und mit dessen Hardware interagieren. In der Regrel gibt es bei eingebetteten Systemen keine Mensch-Maschine-Schnittstelle, also keinen Bildschirm, keine Tastatur u.ä. Das System startet und konfiguriert sich deshalb typischerweise mit Anlegen einer Stromversorgung, ohne menschliche Interaktion. Geeignet, um als eingebettetes System eingesetzt zu werden, sind insbesondere Mikrocontroller-Boards und FPGA-Boards, da diese typischerweise ohne Betriebssystem arbeiten und ihre Funktionalität direkt nach dem Einschalten zur Verfügung steht.

Aufgabenbereiche, in denen eingebettete Systeme zum Einsatz kommen sind u.a. regelungs- und steuerungstechnische Aufgaben sowie die Umsetzung von intelligentem Verhalten bei modernen Elektrogeräten, und die Navigation bei autonomen Vehikeln. Aber auch PC-Systeme können durch entsprechende Maßnahmen als eingebettete Systeme fungieren. Solche Maßnahmen sind namentlich:

  • Autostart der Software beim Booten,
  • Konfiguration z.B. aufgrund einer Datei,
  • Allokieren des insgesamt notwendigen RAM-Speichers, um Speicherüberläufe zu vermeiden, oder ein entsprechend intelligentes Speichermanagement,
  • bei Einbau in mobilen stark beanspruchten Systemen: lüfterlose, mechanisch gekapselte Systeme,
  • nötigenfalls Wartungsschnittstelle über W-LAN / Bluetooth u.ä.,
  • Vermeiden von beweglichen Komponenten,
  • Gewährleisten einer einfachen Stromversorgung und eines geringen Stromverbrauchs.

Im Rahmen dieser LV wird auch der Computerkern mobiler Geräte als "eingebettetes System" behandelt: Zumindest nach dem Start einer entsprechenden App kann eine Software auf diverse Peripherie (Sensoren, Internet-Verbindung, ev. OTG-Schnittstelle, um andere Hardware anzusteuern, usw.) des Gerätes zugreifen und damit quasi über beliebig lange Zeiträume Aufgaben erledigen, die typischerweise von eingebetteten Systemen durchgeführt werden.

Als Hardwareplattform werden deshalb zwei Systeme behandelt:

  • Arduino-Mikrocontroller
  • und Android-Devices.

Ein Thema, bei dem beide Plattformen in Kombination Verwendung finden, wird die Internetprogrammierung sein.