組み込みソフトウェアとは？主な開発言語や開発の流れを解説！

電子レンジ・炊飯器等の家電製品から、プリンタ・スキャナ等のパソコン周辺機器、自動車・信号機等の運輸機器など、世の中には「電気で動作する機器」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」と呼ばれるソフトウェアが内蔵されているからです。

つまり、組み込みソフトウェアは、こういった電気で動く製品の動作を制御するソフトウェアなのです。今回は、そんな組み込みソフトウェアの基礎知識と、開発の流れ・主な開発言語をご紹介します。

組み込みソフトウェアってなに？

組そもそもソフトウェアとは、「コンピュータ等を動かすプログラム」を指す言葉です。組み込みソフトウェアとは、そんなソフトウェアの中でも、上述の家電製品や産業機器等の電機で動作する機器を制御する為に組み込まれているソフトウェアを指します。組み込みソフトウェアの役割は、いわば人間でいう脳であり、あらゆる機器の動きを司ります。

組み込みソフトウェアが搭載されている機器の具体例

上述していますが、組み込みソフトウェアは、いわゆる「電気で動作する機器」のほとんどに内蔵されています。

例えば、洗濯機を例に挙げましょう。組み込みソフトウェアにより特定の動作がプログラムされています。特定のボタンを押すと、「洗濯機に水を注入する」「ドラムを回転させて衣類を洗浄する」などの動作です。

（もちろん、組み込みソフトウェアだけで動作が完了するのではなく、洗濯機を制御・動作させるためには、基板・ボード等、筐体等の組み込みハードウェアも必要となります。）

洗濯機は一例ですが、具体的なイメージを持っていただくために、下記にて組み込みソフトウェアが組み込まれている製品例を挙げます。

洗濯機、炊飯器、エアコン、テレビ、ビデオ、DVDプレイヤー、デジタルカメラ、プリンタ、コピー機、携帯電話、自動車、カーナビゲーションシステム、信号機、エレベーター、自動販売機、券売機、リモコン 等

組み込みソフトウェアには、Ｃ言語がよく用いられる

そんな組み込みソフトウェアですが、開発には多様な言語が使用されます。最も一般的な言語としては、C、C++、Python、MicroPython、Javaが挙げられます。

ただし、この中でも、組み込みソフトウェアの開発において、最も多く使用されているのはC言語となります。具体的な理由としては、「仕組みが単純で開発し易い」「処理速度が速い」といった特性を持つためです。また、C言語では、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」にも適した言語ともいえます。

組み込みソフトウェアの開発の流れ

組み込みソフトウェアも概ねその他のシステムと同じ流れで開発が進みます。しかし、最終的には機器に組み込みソフトウェアを組み込む必要があるなど、多少違いがあります。下記にて流れをまとめます。
①製品企画
②システム要件定義
③組み込みソフト要件定義
④組み込みソフトの開発
⑤テスト環境での組み込みソフトの動作テスト
➅組み込み機器へ実装

組み込みソフトウェアの開発は一般的なソフトウェア開発と大きく変わらず、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います。ただし、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いです。そのために、①製品規格、②システム要件定義から先に行う必要があります。また、組み込みソフトウェアとハードウェアの完成後、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います。

組み込みシステムの開発事例

当社の組み込みシステム・機器の設計・開発事例をご紹介します。

組み込み機器 開発事例：産業機器用 警報装置

上位系統からの要求にて、本体内に保存した警報データ、音片データの再生、停止を行う警報装置を開発した事例です。お客様にご要望をヒアリングした後、下記の仕様にて検討しました。

【装置 仕様】
警報データは警報音、音片データは音声

【音声 合成仕様】
データフォーマット：WAV フォーマット(PCM16bit 32KHz モノラルのみ)
データサイズ：最大625KByte（10秒）x 48CH

プロトコルで保守用PC から転送、混色方式：DSP によるPCMデータ加算方式、最大9音混色、オーディオ用D/AコンバータによるPCM 複合、鳴動周波数：300Hz～10KHz、内蔵スピーカー：8Ω 10W、外部スピーカーも8Ω 10W 以上を使用することを推奨、ライン出力レベルは600Ω 0dB±3dB

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システム開発事例：GPS位置情報管理システム

インフラ業界向けにGPS位置情報管理システムを開発した事例です。当システムは、車両等のGPS情報を管理し、事故の防止を目的としています。

当事例では、お客様から事故の未然に防止するために、車両等への位置情報管理が行いたいとご要望いただきました。そこで、当社にて企画・要件定義を行い、回路設計、基板設計・実装、機器製作といったハードウェア面はもちろん、ファームウェア等のソフトウェア面まで一貫して対応しております。

今回は、以下の点を評価いただき、当社を選定いただきました。
①インフラ業界におけるシステム開発実績を多数もち、要望に基づくコンサルティング・企画が可能である点
②他の案件をご依頼いただいた際、大手企業と比較して、仕様変更といった柔軟性を評価頂いた点
③ハードウェア・ソフトウェアの双方に対応可能であり、複数社に依頼をする必要がなく、外注管理工数を低減できる点

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組み込み機器・システムの開発なら、組み込みシステム・IoT機器開発.comまで！

組み込みシステム・IoT機器開発.comを運営する山勝電子工業では、基板設計、部品実装、機器・ボード制作といった組み込みハードウェアの開発から、組み込みソフト、インフラ開発、WEBアプリケーションまで社内一貫対応しております。

この社内一貫対応の体制により、ハードウェアとソフトウェアの協調開発ができ、コミュニケーションロスを減らし、効率的且つ、高品質なシステム開発を実現しています。組み込みシステムの開発なら、当社にお気軽にご相談ください。