組み込みシステム開発とは、今の製造業に欠かせないものであり、組み込みエンジニアにとって会得しておきたい技術。

ここでは、組み込みシステム開発について、入門者にもわかりやすく解説していきます。

１．組み込みソフトウェアとは

そもそもソフトウェアとは、「コンピューターを動かす仕組みやプログラム」を指す言葉です。

組み込みソフトウェアとは、端的に言えば「家電製品や産業機器などの機械を制御する仕組み」のことで、機器に埋め込まれている特徴から「エンベデッド（埋め込み）システム」と呼ばれることもあります。内部の基盤（メモリ）に書き込まれたプログラムに従い、家電製品や産業機器などを正しく動作させるのが、組み込みソフトウェアの役目です。

2. 組み込みソフトウェア開発の特徴

2.1. 一般的にC言葉を使って開発する

組み込みソフトウェアの開発には、主に「C言語」と呼ばれるプログラミング言語が使用されます。

C言語は、数あるプログラミング言語の中でも歴史が古く、1972年の開発から現代に至るまで、世界中で使用されている知名度の高い言語です。「仕組みが単純で何でも開発ができる」という特徴から、WEBアプリやゲームソフトなど、幅広いシステム開発に用いられています。とりわけC言語は、CPUやメモリ領域の管理など、ハードウェアを直接制御するプログラムの設計が行いやすく、組み込みソフトウェアやパソコンのOSのような「システムの根幹を担う開発業務」にも適した言語なのです。

またC言語には「処理速度が速い」という特徴もあります。そのため医療機器や信号機のように、処理の遅さが事故に繋がるような機器に搭載する組み込みソフトウェアにも、C言語は最適なプログラミング言語といえるでしょう。このほかC言語以外にも、C言語の設計を踏襲して作られたC＋＋やJavaなどのプログラミング言語が、組み込みソフトウェアの開発に使用されています。実際に組み込みソフトウェアを開発するにあたっては、C言語やJavaの知識に長けたエンジニアの存在が不可欠です。

2.2．開発環境と動作環境が異なる。

組み込みソフトウェア開発はパソコンで行います。パソコン上でプログラミングやデバッグを行いながら、プログラムを作成します。

開発したプログラムは組み込み機器に移設し、組み込み機器上で動作の検証を行い、その結果をパソコン上に表示させるのです。組み込み機器の動作・制御のため、ICEやJTAと呼ばれる機器を利用してパソコンと通信します。

このように開発環境と実行環境が異なる開発をクロス環境と呼び、組み込み開発で一般的に見られる方法です。

3. 組み込みソフトウェア開発に必要なスキル

3.1. 組み込みエンジニアに求められる技術スキル

組み込みエンジニアが主に使用するプログラミング言語は、以下のようなものが挙げられます。

・C言語

・C++

・C#

・Java

・アセンブラ

プログラミング言語を扱うスキルは、組み込みエンジニアとして働くための根幹技術であるため、必ず習得しなければなりません。ここに挙げたプログラミング言語のすべてを完璧に扱える必要はありませんが、複数の言語を扱うことができれば、仕事の幅が広がります。

また、プログラミング言語と合わせて、次に挙げる代表的な組み込み系OSのうち、いずれか1つの知識を身に付けておくことをおすすめします。いずれかの知識があれば、他のOSでの開発時でも知識を応用して対応可能です。

・TRON

・T-Kernel

・VxWorks

・OSEK

・Rt-Linux

VxWorks、T-Kernel、Rt-Linuxなどは、リアルタイム性は劣りますが、高機能な汎用OSです。組み込み製品ごとに採用するOSは異なりますが、いずれも限られた解析ツールを利用しての問題検出、解決能力が求められます。

3.2. 組み込みエンジニアに求められるヒューマンスキル

技術面以外でも、ヒューマンスキルが求められます。

組み込みエンジニアに限った話ではありませんが、エンジニアは一人だけで仕事をすることはほとんどありません。チームを組んで開発することがほとんどであり、機能単位に担当を分けて開発することが多いです。

そのため、機能同士の整合性を保つため、足並みをそろえた開発が必要です。足並みをそろえるためには、エンジニア同士でコミュニケーションを取る必要があるため、コミュニケーション能力は欠かせません。その際には、プロジェクトを成功に導くために、全体的なスケジュール管理やクライアントへの説明など、管理者としての能力も求められることになります。

４. 組み込みシステム開発の流れ

• 組み込み機器に必要な機能の抽出
• システムの設計
• ハードウェア設計
• ソフトウェア設計
• 実装
• クロスデバッグ
• 環境試験

5. まとめ

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