Embedded Software

Was bedeutet Embedded Software?

Embedded Software bezeichnet Firmware bzw. softwarebasierte Funktionen, die direkt in einem eingebetteten System (Embedded System) laufen – also in einem Gerät, das nicht primär ein „Computer“ ist, sondern eine klar definierte Aufgabe erfüllt. Typisch sind Mikrocontroller- oder Mikroprozessor-basierte Baugruppen in Sensoren, Steuerungen, Antrieben oder Kommunikationsmodulen.

Im Unterschied zu PC-Software ist Embedded Software eng mit der Hardware verknüpft: Sie muss mit konkreten Schnittstellen, Timings und Ressourcen (z. B. Speicher, Rechenleistung, Energieverbrauch) umgehen. Anschaulich gesagt: Während eine App auf einem PC „auf einem fertigen Betriebssystem“ sitzt, arbeitet Embedded Software oft sehr nah am „Maschinenraum“ der Elektronik.

Wofür wird Embedded Software eingesetzt?

Embedded Software kommt überall dort zum Einsatz, wo Elektronik nicht nur Signale verarbeitet, sondern aktiv steuert, überwacht oder kommuniziert. Häufige Einsatzfelder sind:

• Steuer- und Regelaufgaben (z. B. Motorsteuerung, Temperaturregelung, Zustandsautomaten)
• Sensorik und Signalverarbeitung (Erfassung, Filterung, Plausibilisierung von Messwerten)
• Kommunikation über Schnittstellen und Feldbusse (z. B. UART, SPI, CAN, Ethernet-basierte Protokolle)
• Bedienung und Anzeige (Tasten, LEDs, Displays, HMI-Anbindung)
• Diagnose und Wartung (Fehlerspeicher, Self-Tests, Logging)
• Updates im Feld (z. B. Firmware-Update über Service-Schnittstelle oder remote, sofern vorgesehen)

Gerade in Serienprodukten wird Embedded Software oft zum Differenzierungsmerkmal: Funktionen, die früher über Hardware gelöst wurden, werden softwareseitig abgebildet – mit Auswirkungen auf Kosten, Änderbarkeit und Time-to-Market.

Wie funktioniert Embedded Software in der Praxis?

In der Praxis läuft Embedded Software typischerweise auf einem Mikrocontroller (MCU) oder Mikroprozessor. Sie besteht häufig aus mehreren Schichten, die zusammenarbeiten:

• Startphase (Boot): Initialisierung von Takt, Speicher, Ein-/Ausgängen und ggf. eines Bootloaders.
• Hardware-nahe Treiber: Ansteuerung von Peripherie wie ADC, PWM, Kommunikationsschnittstellen oder externen Bausteinen.
• Anwendungslogik: Die eigentliche Gerätefunktion (z. B. Regelalgorithmus, Datenaufbereitung, Zustandslogik).
• Echtzeit-Organisation: Je nach Anforderungen läuft die Software „bare metal“ (ohne Betriebssystem) oder mit einem RTOS, das Aufgaben priorisiert und zeitkritische Abläufe planbar macht.

Wichtig ist, dass Embedded Software nicht isoliert betrachtet werden kann. Sie entsteht idealerweise parallel zur Hardwareentwicklung: Pinbelegung, Schnittstellen, Stromversorgung, EMV-Verhalten und Mess-/Testkonzepte beeinflussen direkt, wie robust eine Firmware am Ende arbeitet.

Für die Fertigung ist außerdem relevant, wie Software in Geräte gelangt: Programmierung (z. B. über Testadapter), Seriennummern-/Variantenhandling, Kalibrierung sowie die Rückverfolgbarkeit der Firmware-Versionen sind typische Bestandteile eines reproduzierbaren Prozesses.

Warum ist Embedded Software für Unternehmen relevant?

Für Unternehmen ist Embedded Software aus mehreren Gründen ein zentraler Faktor – auch jenseits der reinen Technik:

• Zuverlässigkeit und Qualität: Firmware entscheidet mit darüber, wie stabil ein Gerät läuft, wie es Fehler erkennt und wie es auf Grenzfälle reagiert.
• Kosten über den Lebenszyklus: Fehler in der Firmware können Serviceaufwand, Rückläuferquoten oder Update-Kampagnen verursachen. Umgekehrt kann gute Software Wartung und Diagnose vereinfachen.
• Time-to-Market: Klare Architektur, frühzeitige Tests (z. B. automatisierte Tests) und saubere Schnittstellen zwischen Hard- und Software reduzieren Iterationen und beschleunigen die Serienreife.
• Skalierbarkeit und Varianten: Produktvarianten (z. B. unterschiedliche Sensoren, Funkmodule, Features) lassen sich oft effizienter in Software als in Hardware abbilden – sofern das Variantenmanagement sauber gelöst ist.
• Digitalisierung und Automatisierung: Funktionen wie Logging, Remote-Diagnose oder Updatefähigkeit sind häufig Voraussetzung, um Geräte in digitale Prozesse einzubinden.

Damit Embedded Software diese Vorteile tatsächlich liefert, lohnt sich ein Blick auf Prozesse: Versionsmanagement, Teststrategie, Dokumentation und die Abstimmung mit Elektronikentwicklung und Fertigung sind in der Praxis meist entscheidender als einzelne Code-Details.

Im Kontext von Geräten, die entwickelt und später in Stückzahlen gefertigt werden, ist Embedded Software eng mit Hardware-Design, Testkonzept und Serienüberführung verzahnt – ein typisches Thema in der Elektronikentwicklung.