Bernd Schürmann

This textbook offers a comprehensive introduction to the methodological and technical knowledge necessary for the development of embedded systems. At first, the foundations of embedded systems from the fields of electronics, systems theory and control theory are introduced for computer scientists and engineers without extensive knowledge of electrical engineering. Subsequently, system components as well as digital communication between embedded system nodes are discussed. The book ends with procedures for the analysis of embedded systems and for real-time processing. It is aimed at students and users of computer science as well as engineers, physicists and mathematicians who are interested in the basics of developing embedded systems.

This textbook offers a comprehensive introduction to the methodological and technical knowledge necessary for the development of embedded systems. At first, the foundations of embedded systems from the fields of electronics, systems theory and control theory are introduced for computer scientists and engineers without extensive knowledge of electrical engineering. Subsequently, system components as well as digital communication between embedded system nodes are discussed. The book ends with procedures for the analysis of embedded systems and for real-time processing. It is aimed at students and users of computer science as well as engineers, physicists and mathematicians who are interested in the basics of developing embedded systems.

Lernen Sie mit diesem Lehrbuch eingebettete Systeme besser kennenEmbedded Systems (eingebettete Systeme) sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. In Smartphones, Fahrzeugen oder Haushaltsgeräten verbinden sie die analoge mit der digitalen Welt. Daraus ergeben sich speziell für Entwickler eingebetteter Systeme viele Anforderungen. Sie müssen nicht nur Kenntnisse aus der Entwicklung von Softwaresystemen mitbringen, sondern gleichzeitig Wissen in Sachen Elektrotechnik oder Systemkomponenten besitzen. Dieses Lehrbuch führt Sie umfassend in das Feld eingebetteter Systeme ein. Die Autoren liefern Ihnen das notwendige methodische sowie systematische Wissen zur Systementwicklung. Zum optimalen Verständnis ist dieses Werk in vier Teile untergliedert:Technische Grundlagen eingebetteter Systeme aus den Gebieten Elektronik, Systemtheorie, Steuerung und Regelung Systemtheoretische Grundlagen und Entwürfe von ReglernÜberblick und Einbindung der Systemkomponenten eingebetteter SystemeModellierung und Analyse von Algorithmen mit Blick auf EchtzeitanforderungenDurch Anwendungsbeispiele und Methoden der Echtzeitplanung können Sie mit diesem Lehrbuch Ihr Wissen im Bereich eingebettete Systeme nachhaltig vertiefen. Inhaltlich für Praktiker und Theoretiker zu empfehlenAufgrund seines thematischen Schwerpunkts profitieren von diesem Werk speziell folgende Leser:a) Studierende und Anwender der Informatik ohne tiefgreifende Vorkenntnisse im Bereich Elektrotechnikb) Ingenieure, Physiker und Mathematiker, die sich für die Grundlagen der Entwicklung eingebetteter Systeme interessierenIn den einführenden Kapiteln des Lehrbuchs definieren die Autoren zunächst die Merkmale eingebetteter Systeme. Sie zeigen Ihnen Anwendungsfelder und erläutern, in welcher Form diese Systeme zum Einsatz kommen – beispielsweise alsCyber-Physikalische Systeme (CPS). Im weiteren Verlauf werden u. a. diese Teilaspekte näher behandelt:Elektrische NetzwerkeElektronische GrundschaltungenSignalverarbeitungsprozesseSensordatenverarbeitungAktuatorikRecheneinheiten für eingebettete SystemeKommunikationEin Grundlagenwerk mit verständlichem KonzeptDurch seinen systematischen Aufbau ermöglicht Ihnen dieses Werk einen schnellen Einstieg in die Materie. Anschauliche Tabellen, Grafiken, Anwendungsbeispiele sowie Modelle unterstützen Sie beim Lernprozess. Wenn Sie sich für eingebettete Systeme interessieren, darf dieses Lehrbuch in Ihrer Sammlung nicht fehlen.

This book originated from a forefront R&D project pursued at Siemens Corporate Technology over the past several years. As a name for this project, we chose "Information Dynamics", which stands for information processing in complex dynamical systems. In the project, we wanted to grasp the flow of information in such systems in a quantitative manner, on the one hand by making use of an existing arsenal of methods and techniques from areas such as information theory, mathematical statistics, neural networks, nonlinear dynamics, probability theory, and statistical physics, and on the other hand by deriving new methods and techniques if required. The book contains only those contributions to the above-mentioned project which lend themselves to a unifying theoretical framework. Other important results obtained in the project, such as the extension of transport-theoretic techniques and their application to optimizing traffic flow, or the design of new neural network architectures for treating systems at the edge of chaos with applications in economics, are left out. This certainly is a sacrifice, but we think it is of benefit to the reader that we tried to be as focused and self­ contained as possible.

Ein Lehrbuch, das die Brücke zwischen der Mechatronik und der Entwicklung eingebetteter Software schlägt. Zunächst werden die Grundlagen eingebetteter Systeme, die die Gebiete Systemtheorie, Steuerung und Regelung sowie Sensorik und Aktuatorik umfassen, für Informatiker verständlich umrissen. Im zweiten Teil werden darauf aufbauend moderne Entwicklungsmethoden für eingebettete Software erläutert. Informatiker erhalten hierbei die notwendigen Grundlagen, die sie für die Entwicklung ihrer eingebetteten Software benötigen. Elektrotechniker, Maschinenbauer und Mechatroniker profitieren von den modernen Softwareentwicklungsmethoden für eingebettete Systeme, die sie sonst nur verstreut in verschiedener Spezialliteratur finden würden.

This book originated from a forefront R&D project pursued at Siemens Corporate Technology over the past several years. As a name for this project, we chose "Information Dynamics", which stands for information processing in complex dynamical systems. In the project, we wanted to grasp the flow of information in such systems in a quantitative manner, on the one hand by making use of an existing arsenal of methods and techniques from areas such as information theory, mathematical statistics, neural networks, nonlinear dynamics, probability theory, and statistical physics, and on the other hand by deriving new methods and techniques if required. The book contains only those contributions to the above-mentioned project which lend themselves to a unifying theoretical framework. Other important results obtained in the project, such as the extension of transport-theoretic techniques and their application to optimizing traffic flow, or the design of new neural network architectures for treating systems at the edge of chaos with applications in economics, are left out. This certainly is a sacrifice, but we think it is of benefit to the reader that we tried to be as focused and self­ contained as possible.