WEBVTT 00:00.090 --> 00:01.050 Verteller: In deze 00:01.050 --> 00:03.720 les gaan we het hebben over embedded systemen. 00:03.720 --> 00:05.610 Als we het nu hebben over een ingebed systeem, 00:05.610 --> 00:07.560 dan is dit een computersysteem dat is ontworpen 00:07.560 --> 00:10.980 om een specifieke en speciale functie uit te voeren. 00:10.980 --> 00:13.260 Als we het hebben over een ingebed systeem, 00:13.260 --> 00:14.490 hebben we het vaak over 00:14.490 --> 00:18.150 dingen die meer te maken hebben met productie of automatisering. 00:18.150 --> 00:19.890 We kunnen dus een microcontroller in 00:19.890 --> 00:22.770 een medisch infuussysteem hebben die maar één taak heeft. 00:22.770 --> 00:24.840 Het is om de hoeveelheid vloeistof te meten 00:24.840 --> 00:27.660 die door die machine en in je infuus gaat, zodat je de patiënt 00:27.660 --> 00:29.520 kunt geven wat hij nodig heeft. 00:29.520 --> 00:30.510 Misschien heb je er nog een 00:30.510 --> 00:33.030 voor een besturingssysteem in een waterzuiveringsinstallatie. 00:33.030 --> 00:34.470 En het is zijn verantwoordelijkheid om ervoor 00:34.470 --> 00:36.870 te zorgen dat het water met een bepaalde snelheid doorstroomt. 00:36.870 --> 00:39.000 En ze gaan kleppen openen of sluiten om ervoor te 00:39.000 --> 00:41.940 zorgen dat we die hoeveelheid stroom door het systeem handhaven. 00:41.940 --> 00:43.307 Dit is het idee van een ingebed systeem. 00:43.307 --> 00:45.840 En het kan een heel, heel eenvoudig apparaat zijn of het 00:45.840 --> 00:47.610 kan volledig complex zijn en een volledig 00:47.610 --> 00:50.550 besturingssysteem hebben zoals Linux of Android dat wordt gebruikt 00:50.550 --> 00:52.890 om dit soort systemen te draaien. 00:52.890 --> 00:54.360 Het hangt er gewoon vanaf. 00:54.360 --> 00:55.770 In deze specifieke les ga ik 00:55.770 --> 00:58.710 me meer richten op de specifieke ingebedde systemen die 00:58.710 --> 01:00.120 een enkele functie hebben en 01:00.120 --> 01:02.400 die hun eigen besturingssysteem of microprocessors 01:02.400 --> 01:05.100 hebben om die functie uit te voeren. 01:05.100 --> 01:07.950 Bij mij thuis heb ik bijvoorbeeld een slimme meter. 01:07.950 --> 01:09.900 Dus als ik naar de zijkant van mijn huis ga, kan 01:09.900 --> 01:11.550 ik naar de elektriciteitsmeter van mijn 01:11.550 --> 01:14.940 huis kijken en die vertelt me hoeveel kilowatt per uur ik gebruik en hoeveel 01:14.940 --> 01:17.010 ik in de loop van de tijd heb gebruikt. 01:17.010 --> 01:19.860 Deze informatie is verbonden met het internet, zodat het energiebedrijf 01:19.860 --> 01:21.120 niet elke maand iemand naar 01:21.120 --> 01:22.680 mijn huis hoeft te sturen om de meterstand 01:22.680 --> 01:24.420 op te nemen. 01:24.420 --> 01:26.730 In plaats daarvan gebeurt het nu allemaal elektronisch. 01:26.730 --> 01:28.620 Ze doen dit met behulp van mobiele 01:28.620 --> 01:30.450 modems en maken via het mobiele netwerk 01:30.450 --> 01:32.640 verbinding met hun hoofdkantoor en hun 01:32.640 --> 01:34.680 servers om de gegevens over ons energieverbruik 01:34.680 --> 01:36.600 in te voeren. 01:36.600 --> 01:37.770 Als je bij jou thuis naar de meterkast 01:37.770 --> 01:40.200 kijkt, heb je waarschijnlijk iets dat er ongeveer hetzelfde uitziet. 01:40.200 --> 01:42.030 Nu worden dit soort embedded systemen beschouwd 01:42.030 --> 01:43.980 als statische omgevingen waar frequente wijzigingen 01:43.980 --> 01:46.530 niet worden gemaakt of toegestaan. 01:46.530 --> 01:48.600 Wanneer heb je bijvoorbeeld voor het laatst de software van 01:48.600 --> 01:50.010 je elektriciteitsmeter geüpgraded? 01:50.010 --> 01:51.210 Dat heb je waarschijnlijk nooit gedaan. 01:51.210 --> 01:53.100 En het energiebedrijf doet het waarschijnlijk 01:53.100 --> 01:54.120 ook niet vaak. 01:54.120 --> 01:56.190 Dat is het idee van deze ingebedde systemen. 01:56.190 --> 01:57.900 Ze zijn een zeer uitgekleed systeem 01:57.900 --> 02:00.870 dat gemaakt is voor één doel en slechts één doel. 02:00.870 --> 02:03.510 En door dat te doen, worden ze veiliger omdat 02:03.510 --> 02:05.490 ze niet veel extra code hebben. 02:05.490 --> 02:06.720 Maar als die originele code niet 02:06.720 --> 02:08.670 in een goede staat op zijn plaats is gemaakt, wordt 02:08.670 --> 02:10.170 het moeilijk om updates uit te voeren 02:10.170 --> 02:11.640 omdat deze dingen niet gemaakt zijn 02:11.640 --> 02:13.860 om regelmatig software-updates te krijgen. 02:13.860 --> 02:14.693 Hierdoor hebben embedded 02:14.693 --> 02:16.980 systemen vaak weinig ondersteuning voor het identificeren 02:16.980 --> 02:19.800 en corrigeren van beveiligingsproblemen. 02:19.800 --> 02:21.120 Je kunt het energiebedrijf niet bellen 02:21.120 --> 02:22.860 en zeggen dat ze je meter moeten veiligstellen. 02:22.860 --> 02:25.050 Dat is gewoon geen onderdeel van wat ze voor je gaan doen. 02:25.050 --> 02:26.400 Ze doen het op hun manier omdat 02:26.400 --> 02:27.840 het hun apparaat is. 02:27.840 --> 02:30.150 En als je een ingebed systeem in je fabriek of in je fabriek 02:30.150 --> 02:32.700 hebt, als je in een productiegebied zit, zul je vaak beperkte 02:32.700 --> 02:35.220 ondersteuning van die fabrikant krijgen. 02:35.220 --> 02:36.540 En dit is dus een gebied waar je 02:36.540 --> 02:38.040 echt al deze apparaten op een apart 02:38.040 --> 02:39.510 netwerk wilt zetten en ze niet terug 02:39.510 --> 02:42.150 wilt verbinden met het internet in het algemeen, waar dit 02:42.150 --> 02:44.970 een groot kwetsbaar gebied voor je zou kunnen zijn. 02:44.970 --> 02:46.410 Als we het nu hebben over ingebedde 02:46.410 --> 02:48.240 systemen, is er een term die PLC heet, 02:48.240 --> 02:51.030 wat een programmeerbare logische controller is. 02:51.030 --> 02:53.310 Dit is een type computer dat is ontworpen voor gebruik 02:53.310 --> 02:55.230 in industriële of buitenomgevingen en dat 02:55.230 --> 02:57.960 onze moderne mechanische systemen kan automatiseren. 02:57.960 --> 02:59.760 Als je nu aan een PLC denkt, wil ik 02:59.760 --> 03:01.680 dat je denkt aan iets als productie 03:01.680 --> 03:03.420 dat een klep opent of sluit om meer 03:03.420 --> 03:05.370 of minder water binnen te laten. 03:05.370 --> 03:07.140 Dat is het idee van een PLC. 03:07.140 --> 03:09.780 Het is een programmeerbare logische controller. 03:09.780 --> 03:12.000 Nu draaien deze PLC's op firmware omdat dit, 03:12.000 --> 03:14.250 nogmaals, ingebedde systemen zijn. 03:14.250 --> 03:16.950 De firmware, software op een chip, kan dus worden gepatcht en geherprogrammeerd 03:16.950 --> 03:18.480 om kwetsbaarheden te verhelpen wanneer 03:18.480 --> 03:20.280 deze zich voordoen. 03:20.280 --> 03:22.620 Maar nogmaals, er is een zeer specifiek proces en er 03:22.620 --> 03:25.230 is meestal beperkte ondersteuning van de fabrikant. 03:25.230 --> 03:26.370 Het is niet zoals Microsoft 03:26.370 --> 03:28.350 die je elke dinsdag een patch geeft. 03:28.350 --> 03:31.140 Met deze PLC's krijg je misschien elke zes maanden, of een 03:31.140 --> 03:32.550 jaar, of twee jaar een patch. 03:32.550 --> 03:35.520 Er zit meestal erg veel tijd tussen de patches. 03:35.520 --> 03:36.960 Het andere waar we het over willen hebben zijn 03:36.960 --> 03:38.550 de besturingssystemen die ze gebruiken. 03:38.550 --> 03:40.740 Dus er is iets dat bekend staat als een RTOS, 03:40.740 --> 03:43.020 wat een real-time besturingssysteem is. 03:43.020 --> 03:45.120 Dit is een type besturingssysteem dat prioriteit 03:45.120 --> 03:48.780 geeft aan het deterministisch uitvoeren van bewerkingen. 03:48.780 --> 03:50.910 En dit zal ons helpen om consistente respons te 03:50.910 --> 03:52.800 garanderen voor tijdkritische taken. 03:52.800 --> 03:53.880 Denk hier eens over na. 03:53.880 --> 03:57.000 Als je iets gebruikt dat een klep in een kerncentrale 03:57.000 --> 03:58.830 moet openen of sluiten, kun je 03:58.830 --> 04:02.040 dat dan op elk moment offline laten gaan? 04:02.040 --> 04:03.240 Waarschijnlijk niet, toch? 04:03.240 --> 04:05.670 Nou, dat is het idee achter het gebruik van een RTOS, 04:05.670 --> 04:07.500 een real-time besturingssysteem. 04:07.500 --> 04:09.420 Dit komt omdat veel van onze embedded 04:09.420 --> 04:12.000 systemen geen reboots of crashes kunnen verdragen 04:12.000 --> 04:13.710 en ze moeten reactietijden hebben 04:13.710 --> 04:16.440 die binnen milliseconden voorspelbaar zijn. 04:16.440 --> 04:17.580 Dus als ik iets bouw dat onderdelen 04:17.580 --> 04:19.860 van een vliegtuig gaat besturen, dat mijn automatische 04:19.860 --> 04:22.080 piloot gaat helpen met vliegen en waarbij de automatische 04:22.080 --> 04:23.910 piloot elke paar milliseconden aanpassingen 04:23.910 --> 04:26.430 moet doen aan de vleugels, dan is dat iets waar we een real-time 04:26.430 --> 04:29.850 besturingssysteem voor willen gebruiken. 04:29.850 --> 04:32.160 Daar kunnen we geen standaard Windows-systeem voor gebruiken. 04:32.160 --> 04:33.990 Hij is gewoon niet snel of krachtig genoeg. 04:33.990 --> 04:36.060 En het is onderhevig aan herstarten of crashen, en het is onderhevig 04:36.060 --> 04:38.250 aan beveiligingspatches en al die andere dingen. 04:38.250 --> 04:40.620 Dus RTOS, als je die term hoort, denk dan aan het 04:40.620 --> 04:42.690 type besturingssysteem dat vaak wordt 04:42.690 --> 04:44.550 gebruikt bij ingebedde systemen, vooral 04:44.550 --> 04:46.560 in kritieke toepassingen. 04:46.560 --> 04:47.700 Een andere manier om dit te doen is door 04:47.700 --> 04:49.740 gebruik te maken van een zogenaamd systeem-op-een-chip. 04:49.740 --> 04:51.810 Dit is een andere vorm van ingebedde systemen. 04:51.810 --> 04:53.910 Dit is waar onze processor de platformfunctionaliteit 04:53.910 --> 04:56.850 van meerdere logische controllers integreert op een enkele 04:56.850 --> 04:58.470 chip. 04:58.470 --> 05:01.860 Dit systeem-op-een-chip kan erg energiezuinig zijn en daarom worden 05:01.860 --> 05:04.290 ze vaak gebruikt voor kleinere apparaten die een ingebed 05:04.290 --> 05:05.790 systeem nodig hebben. 05:05.790 --> 05:06.810 Dus als ik iets moet maken 05:06.810 --> 05:07.860 met een ingebed systeem 05:07.860 --> 05:10.140 dat heel klein is en in mijn broekzak past, dan gebruik 05:10.140 --> 05:12.681 ik meestal zoiets als een systeem-op-een-chip. 05:12.681 --> 05:13.920 Als je zoiets als een Roomba of 05:13.920 --> 05:15.300 robotstofzuiger gebruikt, dan gebruiken 05:15.300 --> 05:18.090 die een soort systeem-op-een-chip mentaliteit omdat ze proberen 05:18.090 --> 05:19.950 al die informatie op een enkele chip te krijgen, 05:19.950 --> 05:21.870 omdat het weer minder ruimte in beslag neemt en 05:21.870 --> 05:24.570 je daardoor meer ruimte overhoudt voor de functionerende onderdelen 05:24.570 --> 05:27.360 die je nodig hebt, zoals de stofzuiger. 05:27.360 --> 05:30.180 Een systeem-op-een-chip is een soort geïntegreerd circuit 05:30.180 --> 05:32.310 dat alle componenten van een computersysteem 05:32.310 --> 05:33.660 op een enkele chip bevat. 05:33.660 --> 05:36.630 Dit omvat je processor, het geheugen, de opslag, de grafische 05:36.630 --> 05:38.670 processor en de randapparatuur, dingen 05:38.670 --> 05:41.370 zoals USB-controllers, stroombeheercircuits en draadloze 05:41.370 --> 05:44.010 radio's voor wifi of Bluetooth. 05:44.010 --> 05:47.160 Een goed voorbeeld van een systeem-op-een-chip is de Raspberry 05:47.160 --> 05:48.990 Pi, die een computer bevat die volledig 05:48.990 --> 05:50.880 bestaat op een enkele chip. 05:50.880 --> 05:52.650 Veel van deze system-on-a-chips 05:52.650 --> 05:54.570 zullen worden ingebouwd in andere 05:54.570 --> 05:58.140 apparaten zoals smart TV's en set top boxes, zoals de Amazon Fire 05:58.140 --> 06:00.750 TV, Roku en Apple TV streamingapparaten. 06:00.750 --> 06:02.970 System-on-a-chip ontwerpen zijn erg populair 06:02.970 --> 06:04.560 geworden vanwege hun lage energieverbruik, 06:04.560 --> 06:07.440 hun goede prestaties en de kleine vormfactor. 06:07.440 --> 06:10.260 Als je bijvoorbeeld een Roku of Fire TV Stick hebt, hebben 06:10.260 --> 06:12.420 die de grootte van een USB-stick. 06:12.420 --> 06:15.450 Toch bieden ze een volledig werkende smart TV-functionaliteit in 06:15.450 --> 06:16.980 elke bestaande televisie en kunnen 06:16.980 --> 06:18.510 ze streaming video verwerken via 06:18.510 --> 06:20.913 een draadloze verbinding met deze apparaten.