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組み込みソフトウェアとは?基礎知識から開発会社の探し方まで詳しく紹介

台所の冷蔵庫や自動車のカーナビなど、世の中には「電気で動く製品」が無数に存在します。
これらの製品がマニュアル通りに操作できるのは、「組み込みソフトウェア(組み込みシステム)」と呼ばれるシステムが内蔵されているおかげです。
電化製品の動作をすべて制御するという点を見れば、組み込みソフトウェアは「電化製品の根幹を担う重要なシステム」と言えるでしょう。
今回は、組み込みソフトウェアの基礎知識と、システム開発に使われる言語などを詳しくご紹介します。

 

目次

 

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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。

 

組み込みソフトウェアが搭載されている機器

先に挙げた家電製品や産業機器などをはじめ、「電気で動作する機器」のほとんどには、機器を制御する組み込みソフトウェアが内蔵されています。

身近な例を挙げれば、洗濯機は「衣類を洗濯すること」に特化した電化製品ですが、内蔵されている組み込みソフトウェアにも、衣類の洗濯に特化した機能が備わっています。スイッチを押すことで「洗濯機に水を注入する」、「水の量にあわせて洗剤を投入する」、「ドラムを回転させて衣類を洗浄する」などの動作が正しく行われるのも、組み込みソフトウェアのおかげなのです。パソコンやスマートフォン上で動作するアプリケーションソフトとは異なり、「機器を直接的に制御する」のが、組み込みソフトウェアの特徴といえるでしょう。

機器 搭載されている主な機能
カーナビ 目的地までの距離の計算、ルートの表示
エアコン 室内の温度や湿度の調節、風向の調整
エレベーター 扉の開け閉め、目的の階層への移動
デジタルカメラ 写真の撮影と保存、画質や光度の調節
自動販売機 商品の排出、釣り銭の計算

ほかにも、機器によって搭載されている組み込みソフトウェアは様々です。どんなに単純な機能でも、組み込みソフトウェアが搭載されていなければ、電子機器は稼働しないことを留意しておきましょう。ちなみに、この組み込みソフトウェアを専門に開発するエンジニアのことを「組み込みエンジニア(または組み込み系エンジニア)」と呼びます。システム会社に在籍してソフトウェア開発を担うほか、独立してフリーランスで開発を行う組み込みエンジニアも少なくありません。

 

組み込みソフトウェアに使用される言語

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。

 

組み込みソフトウェアを開発する流れとは

組み込みソフトウェアの使用言語は、システム会社ごとに異なりますが、システムの開発は一般的なソフトウェア開発と変わらず、パソコン上で行われます。具体的には、テキストエディタ(ソースコードエディタ)などの開発環境を用意して、プログラミングを行う流れです。とはいえ、組み込みソフトウェアは「機器を動作させるソフトウェア」であるため、ソフトウェアを開発する時は機器(ハードウェア)と並行して開発が行われることが多くなっています。組み込みソフトウェアと機器の完成後、実際に機器に組み込んだうえで正常に動作するかどうかのテストを行うのです。

パソコンと組み込み機器とで通信をするには、CPUの機能を代替するICE(インサーキットエミュレータ)や、実際に内部回路へ書き込みを行うJTAG(ジェイタグ)など、専用の機器を用いる必要があります。そのため、プログラムを書き込む電子基板やハードウェアの構造、書き込みや検査に用いる専用機器の使い方をエンジニアが熟知していなければ、組み込みソフトウェアを開発することは困難なのです。

 

組み込みソフトウェア開発に必要なスキル

先の項で紹介した通り、組み込みソフトウェアを開発するためには、ハードウェアや電子基板に関する知識、C言語のような開発に必要なプログラミングの技術などが必要となります。必要となる知識や技術が幅広い分、自社製品に搭載する組み込みソフトウェアを作りたくても「エンジニアがいない」、「システムを開発するノウハウがない」というケースもしばしばです。そのため、組み込みソフトウェアを開発するにあたっては、システム開発を担う企業へ外注することをおすすめします。組み込みソフトウェアの設計開発に長けたシステム会社であれば、自社の製品に最適なソフトウェアを構築してくれます。

ただし、組み込みソフトウェアを開発する企業やエンジニアによって、得意とする案件は異なるという点には注意しましょう。例えば、スマホや家電製品を得意とする小型機器型組み込み系、工業機械や産業ロボットを得意とするプラント型組み込み系など、エンジニアの仕事一つをとっても、得意分野は変化します。したがって、組み込みソフトウェアを外注する場合は、「外注先の企業が得意とする案件」をしっかり調べたうえで依頼をすることが大切となるのです。

 

 

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