Eine Firmware-Strategie für das Internet der Dinge

Systemplattformen Eine Firmware-Strategie für das Internet der Dinge

21.01.2014 | Autor / Redakteur: David Kleidermacher * / Franz Graser

Das Internet der Dinge ändert die Art, wie eingebettete Software für Geräte entwickelt wird. Ein stimmiger Firmware-Stack ist hier enorm hilfreich und sollte sorgfältig zusammengestellt werden.

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Green Hills Software, Inc

Wie diese Vorhängeschlösser: Vernetzte Geräte sehen ziemlich alt aus, wenn sie jahrelang im Feld sind und ihre Sicherheitsvorkehrungen nicht aktualisiert werden.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Das Internet der Dinge (Internet of Things; IoT) lässt sich als die schnelle Anbindung von Geräten und Systemen an das Internet definieren. Dies trifft vor allem auf die Objekte zu, die nicht bereits vernetzt sind wie PCs oder Smartphones.

Bildergalerie

Bild 1: Microkernel im Vergleich zur monolithischen Architektur

Bild 2: Microkernel-Hypervisor-Architektur für das Internet der Dinge

Bild 3: Popularität von WS-* und RESTful Web Services im Vergleich. Die WS*-basierten APIs (blau) wurden von den RESTful-Standards eindeutig überrundet.

Bild 4: Der vollständiger Internet-of-Things-Firmware-Stack

Diese Wandlung geht aufgrund kleiner, stromsparender und kostengünstiger Bausteine für die Digitalverarbeitung sowie der drahtlosen Datenanbindung immer schneller vonstatten. Embedded-Systeme existieren seit es Computer gibt. Der IoT-Markt ist jedoch relativ neu bezüglich der Anzahl und Art vernetzter Geräte. Heute mag diese Zahl noch sehr klein erscheinen, in Zukunft wird sich dies aber drastisch ändern.

Der folgende Beitrag beschreibt für neue und erfahrene Entwickler eine Firmware-Strategie, die eine erfolgreiche IoT-Implementierung ermöglicht. Wir definieren die wesentlichen Ebenen des Firmware-Stacks, die Ziele und Schwerpunkte einer Firmware-Strategie und beschreiben die Herangehensweise für jede dieser Ebenen.

Was beim Firmware-Stack zu bedenken ist

Bei der Entscheidung über eine Firmware-Strategie sind folgende Bereiche von besonderer Bedeutung:

Hardware/Mikroprozessor,

Laufzeit-Ausführung (Echtzeit-Betriebssystem, Hypervisor, etc.),

Web-Messaging-Infrastruktur.

Traditionell wird Firmware mit Bootloadern und dem Betriebssystem-Kernel in Verbindung gebracht. Man kann jedoch keine qualitative Firmware-Strategie entwickeln, ohne vernünftige Hardware-Entscheidungen zu treffen. Hinzu kommt, dass im IoT viele Anwendungen ferngesteuert sind, anstatt vor Ort gehostet zu sein.

Die Web-Messaging-Infrastruktur – also die Verkehrssprache des IoT – muss daher ein integraler Bestandteil der Firmware-Strategie werden. Software-Anwendungen bleiben oberhalb der Firmware-Ebene, unabhängig davon, ob sie von lokalen oder Web-APIs Gebrauch machen.

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