Vad är embedded Technology

Av Göte Fagerfjäll/Elektronik i Norden

De apparater som ännu inte har en inbäddad dator kommer sannolikt snart att ha det. Konkurrensfördelarna är så stora att en tillverkare måste ha mycket goda skäl för att inte ta steget. Vi tar här en titt på de “osynliga” datorer som finns överallt och på de halvfabrikat som kan användas i konstruktionsarbetet.

När du sitter framför din dator har du egentligen en enda “riktig” dator och ett antal “osynliga” datorer framför dig. De osynliga finns i tangentbordet, i bildskärmen, i skrivaren, i musen, i scannern, i modemet/bredbandsroutern och förmodligen i en rad andra prylar på bordet. Kanske finns det dessutom en “halvosynlig” dator i form av en handdator, PDA. Och sannolikt ligger det en mobiltelefon på bordet. Den innehåller mellan en och tre datorer.

När du går ner i köket för att fixa en kopp kaffe är du omgiven av datorer. De finns i kylskåpet, i frysskåpet, i mikrovågsugnen, i den elektroniska vågen och kanske i den vanliga spisen, i hushållsassistenten, i kaffebryggaren och i en rad andra hushållsapparater.

När du sätter dig framför TV-apparaten gäller samma sak. I TV-apparaten, videospelaren, DVD-spelaren, BlueRay-spelaren, MP3-spelaren och till och med i fjärrkontrollerna finns massor av datorer.

För att inte tala om hur det ser ut i bilen. Om din bil är något så när modern kan det finnas ett trettiotal eller fler datorer på olika ställen. De styr motorn, centrallåset, larmsystemet, belysningen och en rad andra mer eller mindre nödvändiga funktioner.

På kontoret och i industrin gäller samma sak. Faxar, kopiatorer, frankeringsmaskiner, inpasseringssystem och larmsystem innehåller datorer. Detsamma gäller industrirobotar, verkstadsmaskiner och i stort sett allt som är kopplat till en produktionslina.

Vi är alltså omgivna av datorer, men bara ett fåtal av dem går att känna igen som traditionella datorer. Bara några promille av de mikroprocessorer (den centrala komponenten i nästan alla datorer) används för att tillverka traditionella datorer. Resten sitter mer eller mindre osynliga i och styr i stort sett allting. De är inbäddade eller inbyggda i något annat och det hela kallas därför ofta inbyggd/inbäddad teknik eller embedded-teknik. Det engelska uttrycket Embedded Technology används numera för det mesta.

Mellan användare och maskin

Om man jämför en modern apparat, vilken som helst, med motsvarande apparat för trettio år sedan märker man en stor skillnad. För trettio år sedan fanns det en direkt koppling mellan användargränssnittet, alltså knappar och vred, och de operationer som apparaten gjorde. Det mest avancerade var för det mesta programverket i tvättmaskinen, som kunde göra en rad operationer i sekvens.

Ibland var det här vettigt, men man kunde aldrig separera vad som faktiskt skulle ske och hur det skulle ske. Ta till exempel ett enkelt exempel som en bakmaskin. Den hade varit hopplöst komplicerad och omöjlig för trettio år sedan. Den skulle ha innehållit en mekanisk timer, ett mekaniskt programverk och alldeles för många elektromekaniska prylar för att få motorn att arbeta på olika sätt. Med en inbyggd mikrodator är det lätt att både styra motor och värmeslingor och ge användaren ett vettigt gränssnitt. I enklaste fallet häller man i ingredienserna, ställer in tiden när brödet skall vara klart och trycker på startknappen.

Att sedan så förbluffande många tillverkare av videospelare, TV-apparater, digitalkameror och mikrovågsugnar totalt kan misslyckas med att göra vettiga användargränssnitt kan vi faktiskt inte lasta tillverkarna av mikroprocessorer för.

Embedded i allting

I dag kan man i stort sett säga att det finns en inbäddad dator och styrelektronik i alla apparater som har någon komplexitet. Om det inte finns kommer det förmodligen snart att finnas och den som väljer att stå utanför kommer med stor sannolikhet att konkurreras ut.

Det här gäller förstås inte sådant som järnspett, hammare och köksknivar, men annars är det inte mycket som är undantaget. Titta till exempel på vanliga mätinstrument som skjutmått och måttband eller verktyg som borrmaskiner och slipmaskiner.

Argumenten för att lägga in inbäddad elektronik kan ibland verka svaga, men det finns ett par som är svåra att komma runt. Genom att styra de grundläggande funktionerna med elektronik i stället för mekanik blir det mycket lättare att ta fram nya varianter med nya arbetssätt. Dessutom blir det mycket lättare att anpassa användargränssnittet till olika marknader och olika regler. Att kunna öka sin marknad och bredda sitt produktutbud brukar anses positivt. Och som sagt – ibland kan man behöva ta nya steg bara för att slippa bli utkonkurrerad.

Ut på nätet

Idag styrs de flesta apparater av inbäddad elektronik. Allt fler apparater tar också steget ut på Internet. Det gäller i första hand apparater för fjärravläsning och övervakning, men ibland räcker det med möjligheten till fjärrdiagnostik och fjärruppgradering för att det skall vara värt att lägga till en Internetanslutning.

På kontoret innebär det att kopiatorn skickar mail till administrationen om att det är slut på papper eller att det har uppstått problem. I det senare fallet skickas också information till serviceföretaget och i bästa fall går det att lösa problemet på distans.

Läskedrycksautomater som skickar meddelande om att de behöver fyllas på är redan verklighet. Här går det att effektivisera logistiken och tjäna pengar. Fjärravläsning av elmätare är en annan självklar tillämpning där Internet fungerar som ett billigt kommunikationsmedium för att effektivisera och tjäna pengar.

Om det inte vore ett så uttjatat och hopplöst uttryck skulle man kunna säga att “det är bara fantasin som begränsar”. Men det är faktiskt så att begränsningarna inte längre är tekniska. Det mesta är möjligt att göra, problemet är att komma på vad som skall göras. Och vinsten för den som kommer på något som verkligen får genomslag är stor.

Verktyg och halvfabrikat

Hur bär man sig då åt för att bygga och programmera de inbäddade datorerna? Det skiljer sig kraftigt från företag till företag och bransch till bransch. Gemensamt för alla är att de behöver en eller flera mikroprocessorer, styrelektronik för in- och utenheter och programvara till processorn/processorerna. I mera avancerade system behövs någon form av operativsystem för att hålla ordning på den applikationsspecifika programvaran.

För tillverkare av mobiltelefoner eller handdatorer har det aldrig funnits ett val. Där är elektroniken huvuddelen av produkten och företagen är i grunden elektronikföretag. De mycket stora volymerna gör också att man ofta använder egenutvecklade kretsar där mikroprocessorn ligger som ett byggblock. Ofta har företaget också utvecklat egna operativsystem, men där går man numera samman i standardiserade operativsystem som Symbian, OSE, Linux eller Windows Mobile. Konsumentprodukter som DVD-spelare och MP3-spelare har ungefär samma förutsättningar, men man använder oftare egna operativsystem eller till exempel Linux eller VxWorks.

I fordonstillämpningar har elektroniken kommit in “i efterskott”. Kraven på miljötålighet är stora och buggar i programmen kan bli fruktansvärt dyra. I personbilar är volymerna jättelika och det återspeglas också i byggsättet. I lastbilar/entreprenadmaskiner är volymerna mindre och kraven på flexibilitet mycket större. Säkra realtidsoperativsystem är en förutsättning.

I industrisystem och i telekomsystem används ofta halvfabrikat. Flexibla kortsystem och operativsystem gör att man inte behöver börja om från början varje gång. Kortdatorsystem som VME, Compact PCI, PC104, Advanced TCA och MicroTCA kan användas för att bygga upp hårdvaran. Allt oftare används också PC-kort i kommersiell eller industriell variant. Operativsystemen kan vara till exempel VxWorks, QNX, Integrity, Linux eller LynuxWorks, men också Windows XP och Windows CE används.

Större krav

I en del fall går det alltså använda vanliga PC-datorer också i embedded-sammanhang. Men för det mesta är det inte möjligt. Orsakerna kan vara många och här är en del av dem.

· Effektförbrukning. I batteridrivna system krävs ytterst låg effektförbrukning och därmed speciellt effektsnåla mikroprocessorer. I telekomsystem, till exempel i basstationer, gäller det att kunna packa elektroniken tätt. Då krävs låg effektförbrukning för att klara kylningen.

· Realtidskrav. Vanliga operativsystem för datorer, som t ex Windows XP, har långa svarstider och kan därför inte användas i tidskritisk styrning. Realtidsoperativsystem som VxWorks, OSE, PSOS, LynuxWorks, Integrity etc är utvecklade för styrsystem.

· Livslängd. Konsumentprodukter som PC-datorer ändras kontinuerligt. I industrisammanhang krävs en betydligt större produktlivslängd. Tillverkarna har inte tid eller råd att verifiera och certifiera om systemet bara för att de ingående komponenterna ändras hela tiden.

· Miljökrav. I industri- och telekomsammanhang måste formfaktorer och anslutningsdon passa in i de standarder som används. Europa-standard och 19”-skåp är de vanligaste.

Och till sist har vi förstås tillförlitligheten. Ingen accepterar att ideligen trycka Ctrl-Alt-Delete på sin bil, sin industrirobot eller sin frysbox. Inbäddade datorer behöver inte se ut som datorer, men de måste fungera bra mycket bättre än vanliga datorer.


Nyheter


Swedish Embedded Award senareläggs

Då de tävlande i Swedish Embedded Award som kvalificerar sig till finalen får en plats i utställningen i samband med

Här är vinnarna av Swedish Embedded Award 2019

Swedish Embedded Award delades i år ut för sjuttonde gången. Årets tre priskategorier är: Enterprise för bästa bidrag från svenska

Swedish Embedded Award 2019 – för sjuttonde året

  WalkBeat CubicMeter Brinja Core och Brinja Sensor Node Autonomous Dynamic Window AutoBike Anybus CompactCom Facebook Twitter LinkedIn Gmail

Vinnare av Swedish Embedded Award 2018 korade

Swedish Embedded Award delades i år ut för sextonde gången. Årets tre priskategorier är: Företag för bästa bidrag från svenska