組み込みソフトウェア・組み込みシステムの開発における代表的な課題

組み込みソフトウェアとは？

組み込みソフトウェアとは、電子機器や組み込みシステムに搭載されて動作するソフトウェアのことを指します。組み込み機器は限られた用途・目的を果たすものであるため、組み込みソフトウェアの機能も限られます。つまり、必要最小限のソフトウェア・ハードウェアで構成されることにより、低コストでの提供が可能です。一方で、パソコンはさまざまな機能を実現できる汎用性が高い機器です。多くの機能をこなすために搭載されるCPUも高機能なものになるため、組み込み機器と比べると高価になります。なお、マイコンに組み込まれたソフトウェアはファームウェアと呼ばれ、基板をはじめとしたハードウェアを制御します。

組み込みシステムの多様性

組み込みシステムは広範な機械・機器に適用されており、システムの規模・性質いずれかの面からも極めて多様です。例えば、プロセッサは規模的には8ビットから64ビットのものが幅広く使用されており、高速化を重視して設計されているものもあれば、低消費エネルギーやコード効率を重視して設計されているものもあります。また、リアルタイムOSも100種類以上存在しています。このように組み込みシステムは組み込まれる対象の機器を制御する多種多様なシステムとなっています。

組み込みソフトウェアの開発の課題

近年の情報通信技術の発展により、組み込みシステムの適用分野は急速に拡大しています。それと同時に、機器の種類によって程度の違いはあるものの、組み込みシステムが適用されている機器についても高機能化・複合化や・システムの大規模化・複雑化が進んでいます。システムが大規模化・複雑化することで、開発期間や開発コストが増大しますが、新しい機器をいち早く市場に投入することで利益に繋がるため、開発期間の短縮要求が厳しくなっています。このような厳しい状況の中で、組み込みシステムの設計品質や信頼性の確保が現在は大きな問題となっており、組み込みシステムのバグが原因で製品がリコールされるケースも増えています。

組み込み機器の開発なら、当社にお任せください。

組み込み機器受託開発・生産センターを運営する株式会社サンエスは、組み込みソフトウェアの受託開発を行っています。また、当社は回路設計・組み込みソフトウェアの知見を持つエンジニアが在籍し、ハードウェア・ソフトウェア双方から全体設計を行うことで、要求仕様・要求動作を実現するための最適な設計を行います。もちろん、組み込みソフトウェアのみの開発も可能です。お気軽にお問い合わせください。

＞＞組み込みソフトウェア受託開発サービスはこちら

＞＞お問い合わせはこちら

技術情報・技術コラム一覧に戻る

技術情報・技術コラム

ノイズに強い電源ライン設計アナログとデジタルの分離レイアウトのコツ

制御基板において、電源ラインの設計は動作安定性を左右する重要な要素です。特にアナログ回路とデジタル回路が混在する基板では、スイッチングノイズや電流変動が信号品質に影響を与え、誤動作や測定精度低下の原因となります・・・

状態遷移設計が長寿命ソフトを生む

組込みソフトウェアは、出荷後も長期間にわたり現場で動き続けることが前提です。そのため、単に「動く」だけでなく「壊れにくい」「拡張しやすい」「解析しやすい」構造であることが求められます・・・

機構と基板を融合させる「メカ・エレ融合設計」の現場実例

製品の小型化・高密度化が進む中で、従来の「メカ設計(筐体・機構)」と「エレ設計(電気・基板)」を分業で進める開発手法には限界が見えつつあります。限られた筐体スペースの中で制御基板、センサ、コネクタ、ケーブル、モータ、放熱構造などを最適に配置するには・・・

高電流駆動基板の放熱設計とレイアウトの工夫

モータやヒータ、ソレノイドなどを制御する高電流駆動基板では、設計上の重要課題として「発熱対策」と「レイアウト設計」が挙げられます。電流が大きくなるほど配線損失による温度上昇や素子の熱劣化が発生しやすくなります・・・

テストしやすいファームウェア構造とは

組込みソフトウェア開発において動作検証(テスト工程)の効率と精度は製品品質に直結します。特に制御機器や産業用装置、医療機器などではファームウェアの不具合が製品全体の信頼性を左右するため開発段階から「テストしやすい構造」を意識することが不可欠です・・・

構造・熱・振動を考慮した信頼性設計長期安定計の工夫　

製品の信頼性を確保するうえで、構造・熱・振動は避けて通れない設計課題です。いずれも目に見えにくい要素であるため開発初期の段階から考慮するかどうかが長期安定性を大きく左右します・・・

通信回路における信頼性向上 – UART・CAN・BLEの最適化事例

近年の組込み機器ではシステム間やデバイス間の通信がますます重要になっています。複合機やFA機器、スマートキー、医療装置など、どの分野でも複数のマイコンやセンサー無線モジュールが連携しながら動作しています・・・

センサー信号処理の工夫 – デジタルフィルタとキャリブレーション設計

組込み機器の多くは温度・圧力・角度・光・加速度など、
さまざまなセンサーからのアナログ信号を基に制御を行っています。

しかしセンサー信号には「ノイズ」「ドリフト」「感度誤差」など、不安定要素が常につきまといます。
これらをそのまま制御演算に取り込むと、誤動作や制御ずれが発生する要因となります。

そのため、センサー信号をいかに“正しく・安定して”扱うかが制御開発の品質を左右します・・・

軸部品設計における強度解析と加工精度の考え方

モータやギア、プーリ、カムといった回転体を支える「軸部品(シャフト)」は、
機器の動作精度と耐久性を左右する重要部品です。

制御機構、搬送装置、複写機など、あらゆる分野の駆動系に用いられており
わずかな歪みや偏心が振動・騒音・摩耗を引き起こす原因となります。

設計では強度解析に基づいた安全率の設定と、
加工・組立段階での精度管理をいかに両立させるかが最大のポイントです・・・

高効率電源回路の設計と発熱対策のバランス

電子機器の小型化・高性能化が進む中で、電源回路の高効率化はますます重要なテーマとなっています。制御基板やIoTデバイス、FA機器、医療機器などでは複数の回路ブロックに異なる電圧を安定供給しながら限られたスペースで発熱を抑制することが求められます・・・