Software, hardware i firmware. Trzej muszkieterowie Internetu Rzeczy (IoT)

Software, hardware i firmware. Chociaż te trzy terminy są ze sobą mocno powiązane i oddziaływują na siebie, to różnią się pod względem funkcjonalności, zastosowania czy sposobu działania. Jaką rolę odgrywają w technologicznej układance Internetu Rzeczy? Z tego artykułu dowiesz się o różnicach pomiędzy software, hardware i firmware, w kontekście budowy od podstaw urządzenia IoT.

“Jako firma typu full-stack, łączymy pod jednym dachem kompetencje software, hardware i firmware”. Takie zdanie wita użytkowników, którzy odwiedzili naszą stronę główną. Zdajemy sobie sprawę, że dla osób spoza branży technologicznej, może to brzmieć nieco enigmatycznie. Czym jest firma o profilu full-stack już tutaj wyjaśniliśmy. Teraz warto również zwrócić uwagę na te trzy istotne “składniki”, które są niezbędne przy projektowaniu produktu IoT. Spokojnie możemy je porównać do trzech muszkieterów Internetu Rzeczy… W tym kontekście, tak jak w powieści Aleksandra Dumasa, przyświeca im hasło – jeden za wszystkich, wszyscy za jednego. Poznaj role, sposób działania oraz możliwości software’u, hardware’u i firmware’u.

via GIPHY

Po pierwsze software

Na początek bierzemy pod lupę software, znany również jako oprogramowanie. Są to wszelkie programy komputerowe, aplikacje mobilne i webowe, przeglądarki internetowe czy systemy operacyjne. Software nie jest namacalny czy widoczny gołym okiem. Może z wyjątkiem procesu jego wytwarzania, czyli w momencie powstawania kodu pisanego przez programistę. Oprogramowanie jest zwykle instalowane na gotowym sprzęcie (hardware), aby umożliwić jego działanie i zapewnić użytkownikowi interakcję, a także komunikację z urządzeniem IoT.

Podczas działania produktu IoT, software odpowiedzialny jest m.in. za zarządzanie cyklem życia urządzenia, interpretację danych, integrację wszystkich elementów czy analizę w czasie rzeczywistym. Oprogramowanie w urządzeniach IoT jest zazwyczaj rozwijane i aktualizowane w celu wprowadzania nowych funkcji, poprawiania bezpieczeństwa i wydajności, a także dostosowania do zmieniających się potrzeb użytkowników.

CZYTAJ TAKŻE: Dział R&D. Strażnik firmowej innowacyjności i konkurencyjności

Po drugie hardware

Hardware to nic innego jak sprzęt elektroniczny. Jest fizyczną częścią  komputera lub urządzenia elektronicznego. Hardware wyróżnia to, że jest materialnym komponentem, którego można zarówno dotknąć, jak i zobaczyć. Obejmuje takie elementy jak procesory, tablety, dyski twarde, karty graficzne, klawiatury czy inne podzespoły. Każdy z nich pełni określoną rolę. Ma swoje zadania w procesie przetwarzania danych i wykonywania operacji.

W przypadku urządzeń IoT możemy również mówić o namacalnych elementach, które umożliwiają m.in.połączenie z internetem, zbieranie danych z otoczenia i realizację określonych funkcji. Na listę komponentów wpisujemy więc mikrokontrolery, płytki PCB, moduły komunikacyjne (Wi-Fi, Bluetooth, NarrowBand etc.), sensory, przetworniki, układy zasilania, porty wejścia i wyjścia czy nawet obudowy. Co ważne, hardware stanowi podstawową infrastrukturę, na której działa oprogramowanie. Software po prostu “pracuje” na sprzęcie, wykorzystując jego zasoby.

CZYTAJ TAKŻE: Proof of Concept, Minimum Viable Product czy prototyp? Budowa produktu IoT w praktyce

Po trzecie firmware

Ostatnim składnikiem technologicznej układanki IoT jest firmware (oprogramowanie sprzętowe lub wbudowane). Jest to swoiste „połączenie” pomiędzy softwarem a hardwarem. To specjalny rodzaj oprogramowania, które jest zapisane na stałe w pamięci urządzenia. Jest ono zaprogramowane wewnątrz układu scalonego (mikrokontrolera) w sprzęcie i kontroluje działanie produktu IoT oraz umożliwia mu wykonywanie określonych zadań. Firmware znajdziemy m.in. w smartfonach, telewizorach, routerach, drukarkach czy konsolach do gier. Może być aktualizowany tylko przez narzędzia dostarczane przez producenta. Co ważne, wprowadzanie poprawek, nowych funkcji lub naprawa błędów odbywa się w większości przypadków bez konieczności fizycznego dostępu do urządzenia.

W urządzeniach IoT to właśnie firmware bardzo często pełni kluczową rolę. Jest odpowiedzialny m.in. za sterowanie i zarządzanie urządzeniem, gromadzenie danych, komunikację z innymi urządzeniami, przesyłanie informacji do chmury lub innych systemów, a nawet optymalizację i oszczędność energii. Działką firmware’u w urządzeniach IoT jest także zapewnienie bezpieczeństwa. Po jego stronie są szyfrowanie danych, uwierzytelnianie, autoryzacja czy zapobieganie atakom.

CZYTAJ TAKŻE: Jak od podstaw budujemy produkty IoT? Software, firmware i hardware na jednym pokładzie

Była teoria, czas na przykłady

Mamy już solidną bazę wiedzy, ale najlepiej pokazać naszych trzech głównych bohaterów na jednym, konkretnym przykładzie. Tutaj z pomocą przychodzi nam sympatyczny Leniwiec E-zzy. W błyskawicznym skrócie, to zabawka reagująca na płacz dziecka uspokajającym szumem oraz monitorująca jego sen. Dane pobierane od Leniwca są monitorowane i analizowane przez aplikację mobilną, która komunikuje się z zabawką dzięki Bluetooth. Całość opiera się na sercu zwierzaka, zbudowanego z płytki PCB, na której zamocowane są różne komponenty elektroniczne. Teraz przyporządkujmy tutaj naszych muszkieterów. W projekcie byliśmy odpowiedzialni za sprzętową warstwę w postaci płytki PCB oraz modułu Bluetooth – hardware. Urządzenie IoT pełniące rolę serca zostało przez nas oprogramowane wewnątrz – firmware. Ostatnim elementem było wykonanie aplikacji mobilnej dla iOS i Android wraz z panelem CMS – software.

Podsumowując, w przypadku budowy urządzenia IoT – software, hardware i firmware są wprawdzie autonomicznymi elementami układanki, ale finalnie kluczowa jest ich odpowiednia integracja. Tylko wtedy możemy stworzyć wspólny, technologiczny ekosystem. Jeżeli nawet jeden z tych elementów będzie zawodził, od razu wpłynie to na działanie całego urządzenia IoT. Dlatego – jeden za wszystkich, wszyscy za jednego.

CZYTAJ TAKŻE: Top 10 Wideo. Nasze najlepsze realizacje w oku kamery

Masz pomysł na produkt i szukasz partnera technologicznego, które wszystkie kompetencje posiada w jednym miejscu i dodatkowo kompleksowo poprowadzi Twój projekt? Chcesz rozwinąć urządzenie IoT, musisz dokonać zmian w elektronice lub oprogramowaniu? Potrzebujesz wsparcia przy pozyskiwaniu dofinansowań lub inwestorów? Napisz na nb@netizens.pl. Odpowiemy na wszystkie pytania i przygotujemy spersonalizowaną ofertę.

Poznaj nas lepiej i odwiedź nasze profile w mediach społecznościowych – Facebook, Linkedin i Instagram, a także sprawdź netizens.pl.