Software incorporado é um tipo dedicado de software que controla, monitora e gerencia a funcionalidade de dispositivos e sistemas de hardware. Ao contrário do software de uso geral executado em PCs e dispositivos móveis, o software incorporado opera de forma limitada e dedicada e é parte integrante do hardware que controla.
A Gênese e a Evolução do Software Embarcado
O conceito de sistemas embarcados e o software associado remonta à década de 1960. O Apollo Guidance Computer, projetado por Charles Stark Draper no MIT e usado nas missões Apollo de pouso na Lua, é considerado o primeiro sistema embarcado. O software embarcado deu um salto gigantesco em 1971, quando o engenheiro da Intel, Ted Hoff, produziu o primeiro microprocessador, o Intel 4004, permitindo um aumento na implantação de sistemas embarcados. A primeira menção ao software embarcado propriamente dito começou a aparecer na literatura técnica em meados da década de 1980, coincidindo com o aumento das aplicações de microcontroladores.
Um mergulho profundo no software embarcado
O software incorporado é parte integrante de uma ampla variedade de sistemas, desde eletrodomésticos, equipamentos médicos, controladores industriais até automóveis e aeronaves. Ele é projetado para executar uma tarefa ou tarefas específicas dentro de um sistema maior, muitas vezes com restrições de computação em tempo real. Por ser 'incorporado', possui requisitos rígidos de confiabilidade, eficiência e compacidade.
Em contraste com os aplicativos de desktop tradicionais, que permitem a execução de vários aplicativos em um PC, os aplicativos de software incorporados normalmente têm funções singulares. Eles são executados no momento em que o dispositivo é ligado e monopolizam todos os recursos do dispositivo.
O software geralmente é escrito em linguagens de alto nível como C, C++ ou Python, embora a linguagem assembly ainda possa ser usada para velocidade ou respostas em tempo real. Normalmente, o software é compilado em um sistema diferente (o host) para ser executado no dispositivo embarcado de destino.
As engrenagens por trás do software embarcado
O software embarcado funciona em sinergia com sistemas embarcados, microprocessadores ou microcontroladores, juntamente com dispositivos periféricos. Um microprocessador ou microcontrolador executa o software e interage com o mundo físico por meio de periféricos como sensores, atuadores e interfaces de comunicação.
O software segue uma sequência predeterminada de operações codificadas durante sua criação. Dependendo da complexidade, ele pode usar um sistema operacional em tempo real (RTOS) ou executar bare-metal sem sistema operacional.
Principais recursos do software incorporado
O software embarcado apresenta algumas características críticas que o distinguem de outros tipos de software:
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Operação em tempo real: Muitos sistemas embarcados possuem requisitos em tempo real. O software deve responder a eventos ou entradas dentro de um tempo fixo.
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Estabilidade e Confiabilidade: Como muitas vezes desempenham funções críticas, devem funcionar sem falhas durante longos períodos.
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Eficiência de memória: Os sistemas embarcados geralmente têm memória limitada, exigindo que o software use recursos com moderação.
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Eficiência energética: Muitos sistemas embarcados são alimentados por bateria, necessitando de uso eficiente de energia.
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Funcionalidade Específica: O software incorporado é projetado para executar tarefas específicas, em contraste com o software de uso geral.
Tipos de software embarcado
O software incorporado pode ser amplamente classificado com base em vários aspectos. Aqui está uma representação tabular:
| Baseado na funcionalidade | Baseado na Complexidade | Baseado no desempenho |
|---|---|---|
| Software de controle | Simples (tarefa única) | Tempo real |
| Software de monitoramento | Moderado (multitarefa) | Tempo não real |
| Software de processamento de dados | Complexo (baseado em RTOS) | – |
Utilização, problemas e soluções de software embarcado
O software embarcado tem inúmeras aplicações, desde aparelhos de uso diário, sistemas de entretenimento, equipamentos médicos, automação industrial, sistemas de transporte, telecomunicações, até aplicações aeroespaciais críticas.
No entanto, projetar e implementar software incorporado apresenta vários desafios, incluindo recursos limitados, dependências de hardware, requisitos em tempo real e padrões rigorosos de segurança e proteção. Para mitigá-los, os engenheiros empregam estratégias como projeto cuidadoso de sistema, algoritmos eficientes, testes rigorosos e processos de validação.
Comparações com termos semelhantes
| Prazo | Descrição |
|---|---|
| Firmware | Um tipo de software incorporado armazenado em memória não volátil, como ROM ou memória flash. Ele fornece controle de baixo nível para o hardware específico de um dispositivo. |
| Software de sistemas em tempo real | Software que garante capacidade específica dentro de um limite de tempo específico. A maioria dos sistemas embarcados críticos usa isso. |
| Software de sistema | Software responsável por gerenciar e controlar hardware de computador, viabilizando software aplicativo. Inclui sistemas operacionais, drivers de dispositivos e utilitários. É mais amplo que o software embarcado, pois pode ser de uso geral ou embarcado. |
Perspectivas e tecnologias futuras de software embarcado
O futuro do software incorporado está sendo moldado por tendências como IoT (Internet das Coisas), IA e Machine Learning, Sistemas Ciber-Físicos e Edge Computing. Os avanços nessas áreas levarão a sistemas embarcados cada vez mais inteligentes, autônomos e conectados.
Servidores proxy e software embarcado
Os servidores proxy podem interagir com sistemas embarcados de diversas maneiras. Eles podem ajudar dispositivos incorporados a se conectarem com segurança à Internet, protegê-los da exposição direta a redes externas, balancear a carga do tráfego e armazenar dados em cache para recuperação mais rápida. Consequentemente, o software embarcado precisa ser projetado para lidar com esses aspectos, muitas vezes envolvendo programação de rede e elementos de segurança cibernética.
