Szakirány ismertető

Beágyazott rendszerekről általában

A beágyazott információs rendszerek olyan autonóm számítógépek, amelyek specifikus feladat(ok) elvégzésére szolgálnak (szemben az általános célú számítógépekkel, pl. személyi számítógépek, amelyek a felhasználók széleskörű igényeit képesek kiszolgálni).
A beágyazott információs rendszerek az alábbi tulajdonságokkal jellemezhetők:
  • Intenzív információs kapcsolatban állnak környezetükkel: szenzorok, beavatkozók valamint kommunikációs interfészek alkalmazása. Beágyazott rendszerekben előforduló szabványos kommunikációs interfész pl. az SPI, IIC (I2C), U(S)ART, USB, CAN, FlexRay, Ethernet, Wifi, Bluetooth, ISM rádió, ZigBee.
  • Funkció függvénye ugyan, de gyakran valósidejű, biztonságkritikus rendszerek. A valósidejűség elsősorban véges, garantálható válaszidőt jelent, nem feltétlenül nagy sebességet vagy átbocsájtóképességet.
  • A speciális funkció sokszor ellátható kis számítási teljesítménnyel is, ilyenkor jellemzően a fogyasztás és a költségek egyaránt alacsonyak.
  • Vagy egyedülálló (standalone) eszközök vagy egy nagyobb rendszer részeként egy dedikált feladatot látnak el (pl. valamilyen szabványos buszrendszerbe illeszthető mérésiadat-gyűjtő kártya).
  • Egyszerű felhasználói felület: a beviteli felület (billentyűzet helyett) legtöbbször néhány nyomógomb és kapcsoló, a kiviteli felülete néhány LED vagy egy egyszerű kijelző, pl. kis méretű LCD-panel. Sokszor a felhasználói felületet valamilyen kommunikációs interfészen keresztül biztosítja. Ha a beágyazott eszköz ilyen módon PC-hez illeszthető, akkor a kommunikáció külön illesztőprogramként (driver-ként), a felhasználó felület pedig külön szoftveres - legtöbbször grafikus (GUI) - felületként valósul meg a PC-ben, így ilyen esetekben ezen szoftverelemek implementációja is szerves elemét képezi a beágyazott eszköz kifejlesztésének.
  • Intelligens központi vezérlőegységet tartalmaznak pl. mikrokontroller (uC), digitális jelfeldolgozó processzor (DSP) vagy nagy komplexitású vezérlő logika (FPGA). Amennyiben a vezérlőegység utasításvégrehajtó egység, a programot valamilyen nemfelejtő memóriában tárolja (EEPROM, Flash memóriachip). A vezérlőprogram elkészítéséhez rendszerint keresztfordítót (cross-compiler) használ a fejlesztő, mert a céleszköz nem azonos a fejlesztésre szolgáló számítógéppel.
  • Beágyazott szoftver: A rendszer által elvégzendő feladatokért a hardver és a beágyazott vezérlőprogram (ha tartalmaz ilyet) egyaránt - funkciótól és implementációtól függő arányban - felelős. Ezért a fejlesztőnek szoftver-tervezési kérdésekben is helyt kell állnia. A valósidejűség, nagy megbízhatóság, kis fogyasztás, elérni kívánt átbocsátóképesség elérése, a megfelelő memóriahasználat vagy akár a taszkok hibamentes ütemezése odafigyelést és a vonatkozó szoftvertervezési irányelvek ismeretét igényli. Mindezek mellett egyre nagyobb teret hódítanak a "komolyabb" operációs rendszerek beágyazott alkalmazásai: beágyazott Linux, Android.
  • Tervezésük gyakran több fajta ismeret szintézisét igényli, pl. hardveres ismeretek, az alkalmazandó kommunikációs szabványok ismerete, hardverközeli, beágyazott szoftvertervezés, PC-s eszközillesztők és magasszintű szoftver ismeretek (PC-s felhasználói felület megírásához), intelligens algoritmusok ismerete nagy bonyolultságú feladatok megoldásához, jelfeldolgozási ismeretek és egyéb alkalmazásspecifikus ismeretek (pl. képfeldolgozás). 

Néhány példa beágyazott információs rendszerekre: 

  • orvosi diagnosztikai műszerek (digitális vérnyomásmérő, EKG, EEG, PET, CT, MRI stb.),
  • navigációs eszközök (GPS, repülőgépben az inercia- vagy giroszenzorok stb.),
  • szórakoztató elektronika (mp3 lejátszó, digitális fényképezőgép vagy kamera stb.),
  • háztartási elektronika (mikrohullámú sütő, mosógép, fűtőrendszer stb. mikroszámítógépe),
  • autóipari eszközök (automatikus kipörgésgátló - ABS, elektronikus kormányszervó - EPAS, stabilitásvezérlő - ESP stb.),
  • mérőműszerek (oszcilloszkóp, logikai analizátor, digitális tápegység stb.),
  • meteorológiai műszerek (pl. a légkör állapotát vizsgáló kihelyezett digitális mérésiadatgyűjtő).
A statisztikák szerint a beágyazott rendszerek piaca a személyi számítógépek piacánál két nagyságrenddel nagyobb. Például az autóipari fejlesztések mintegy 90%-a beágyazott számítástechnika. Egészségünk, élet- és vagyonbiztonságunk érdekében ugyancsak egyre több ilyen rendszer üzemel. Az elemzések szerint az elkövetkezendő évtizedekben a beágyazott rendszerek piacának exponenciális növekedése várható: az ilyen rendszerek átszövik valamennyi iparág termelési folyamatait, és jelen lesznek természetes és épített környezetünk fenntartásának legkülönfélébb feladataiban, kritikus infrastruktúráiban.
Szakirányösszefoglaló

 A szakirány beágyazott információs rendszerek tervezésére és kivitelezésére készít fel. A szakirányt elvégző hallgatók megtanulják mind az információs folyamatok, mind az azokat megvalósító áramkörök, ill. berendezések kialakításának és fejlesztésének legfontosabb módszereit és eszközeit. Tanulmányaik részeként kiadott tervezési feladatok kidolgozásával alkalmassá válnak mikroprocesszoros berendezések és rendszerek tervezésére, ezen belül a hardver és a szoftver együttes tervezésére (pl. érzékelők és beavatkozók illesztésére, az összegyűjtött adatok feldolgozásához szükséges eljárások, valamint a specifikus feladathoz szükséges vezérlő, feldolgozó és megjelenítő szoftver vagy logika megtervezésére és elkészítésére).

A szakirányválasztás tekintetében a hallgatónak és tanszékünknek közös érdeke, hogy a hallgató érdeklődésének legmegfelelőbb szakirányt válassza, és a választott szakirány által lefedett tématerület, az azt képviselő tantárgyak valamint az önálló munkához választható témák motíválják a hallgatót. Javasoljuk a hallgatóknak, hogy szakirányválasztás előtt igyekezzenek személyes benyomást is szerezni a szakirányokról és a szakirányokat gondozó tanszékekről egyaránt (az ott folyó korábbi és jelenlegi hallgatói munkákról és a munkatársakról), valamint vegyék szemügyre az egyes szakirányok által felajánlott tantárgyak részletes tematikáját.
 
Amennyiben a Beágyazott információs rendszerek szakiránnyal vagy a tanszékünkkel kapcsolatban kérdésük van, tegyék fel azokat munkatársainknak vagy beszélgessenek el a szakirányon tanuló (esetleg a nálunk végzett) hallgatókkal.
© 2010-2022 BME MIT | Hibajelentés | Használati útmutató