Embedded Entwicklung: Wie sich die Landschaft über zwei Jahrzehnte gewandelt hat

Embedded Systems Engineering, wie der Ozean, hat persistente Strömungen, die seine Oberfläche formen. Während die Kernaufgabe – Überwachung externer Events und Reaktion – konstant geblieben ist, haben sich die Tools und Techniken, die wir nutzen, um sie zu erreichen, dramatisch transformiert.

Embedded's Flagship Surveys von 1999, 2009 und 2019 liefern einen klaren, datengetriebenen Snapshot dieser Veränderungen. Jede Umfrage's Fragen reflektieren selbst die Industrie-Evolution: Der 1999 Fragebogen fokussierte auf Cross Compiler, Object-Oriented Design und In-Circuit Emulatoren, mit minimalem Fokus auf Operating Systems. 2009 pivoted die Survey zu Multiprocessor Design, Operating Systems (besonders Embedded Linux) und droppte einige frühere Topics. Die 2019 Edition fügte IoT, AI und Security hinzu – Topics, die bis dahin Mainstream geworden waren.

Interpretation der Ergebnisse erfordert Vorsicht. Methodologien shifteten 2009, expandierend einige Single-Choice Fragen in Multi-Select Formate, was interpretative Unsicherheit hinzufügt. Einige Datenpunkte sind nur für 2009 und 2019 verfügbar, und Margins of Error reichen typischerweise von 3 % bis über 6 %. Entsprechend sind die untenstehenden Zahlen als Trends präsentiert, nicht als exakte Vergleiche. Diese Zahlen sind nur für Unterhaltungszwecke.

Applikationsfokus und Capabilities

Wie haben sich die Top Applikationssegmente für Embedded Designs über das letzte Jahrzehnt verschoben? Industrial und Consumer bleiben in den Top Five, aber Automotive und IoT haben begonnen zu dominieren (Tabelle 1). Die 2009 „Datacomm“ Kategorie wurde bis 2019 in das breitere „Communications“ Segment absorbiert.

Tabelle 1: Top 5 Applikationssegmente (% Befragte)

Design Nature hat sich auch verschoben. Die 1999 Umfrage fragte nach Integration von Web Technologien; 43 % der Befragten sagten, sie hätten keine Pläne, während 14 % beabsichtigten. Die 2009 und 2019 Daten illustrieren einen dramatischen Anstieg in Konnektivität: Networked Designs wuchsen von 35 % an der Jahrtausendwende auf über 90 % ein Jahrzehnt später (Tabelle 2). Batteriebetriebene Designs waren für mindestens ein Jahrzehnt ein konsistenter Fokus, was unterstreicht, dass Low-Power Engineering dem IoT Boom vorausgeht.

Tabelle 2: Schlüssel Design Capabilities (% Befragte)

Programmiersprache

Während C/C++ nicht immer die dominanten Sprachen waren, hat der Trend zu höheren Performance Prozessoren den Bedarf an Assembler reduziert. Nur etwa 37 % der Projekte wurden on Schedule geliefert – eine Zahl, die sich durch 2019 unverändert hielt, trotz eines 2009 Aufrufs für Prozessverbesserungen.

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Abbildung 1: Top Entwicklungssprachen (% Befragte).

Open-Source Operating Systems begannen Commercial OSs bis 2009 zu verdrängen und der Trend beschleunigte bis 2019. Custom oder In-House OSs gewannen auch an Traktion, wie in Abbildung 2 gezeigt.

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Abbildung 2: Art des Operating Systems (% Befragte).

Prozessorarchitektur

32-Bit Architekturen haben sich stabil gehalten, während 64-Bit Adoption gesurget ist, reflektierend eine natürliche Evolution zu breiteren Bit-Breiten für Performance und Memory Efficiency.

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Abbildung 3: Prozessorarchitekturen (% Befragte).

Separate Prozessoren vs. Multicore Devices

Die 2010er sahen einen klaren Shift von multiple discrete Chips zu Multicore Lösungen – homogen oder heterogen – reduzierend Board Komplexität und verbessernd Integration.

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Abbildung 4: Individuelle Prozessor Chips versus Multicore Prozessoren (% Befragte).

Prozessor Entscheidungs-Treiber

Tool Verfügbarkeit bleibt der Top Treiber für Prozessor Selektion, eine Konstante über zwei Jahrzehnte. Vertrautheit mit der Architektur hat an Wichtigkeit abgenommen, während Kosten und I/O/Peripheral Capability stetig an relativem Einfluss abgenommen haben (Abbildung 5).

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Abbildung 5: Prozessor Wahl Faktoren (% Befragte).

Technologie Herausforderungen

Top Challenges in 2009 und 2019 beinhalteten konsistent Integration, Code Komplexität und Software Tools. Allerdings stiegen Bedenken über Low Power und Security 2019 scharf an – Security bewegte sich von einem 3 % Concern in 2009 zu einem prominenten Issue in 2019, reflektierend die wachsende Bedrohungslandschaft.

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Abbildung 6: Top Technologie Herausforderungen (% Befragte).

Was bedeutet das für die 2020er?

Wir können antizipieren, dass Software Development Tools und Code-Size Management kritisch bleiben werden, während Prozessor Charakteristiken wie Raw Performance und Peripheral Optionen graduell zu einer sekundären Rolle verschoben werden. Emerging Paradigmen – No-Code Plattformen, Quantum Computing, AI Kerne für On-Device Neural Networks – könnten das Design Landscape verändern, aber die Kernziele bleiben gleich: Effiziente Data Interfaces, Low-Latency Execution, Robuste Security und Ultra-Low Power Consumption.

Embedded Designer werden zunehmend heterogene, Multi-Core Architekturen konfrontieren, die immer noch streamlined Development Environments erfordern. Die Industrie Trajektorie suggeriert, dass während Ansätze evolvieren, die fundamentale Herausforderung, komplexe Software mit der physischen Welt zu verbinden, persistiert.

Wir laden Sie ein, die 1999, 2009 und 2019 Surveys zu reviewen und Ihre Insights oder Predictions in den Kommentaren unten zu teilen.