組み込み開発・とは？初心者向けの分かりやすい入門ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

組み込み開発とは何か

組み込み開発とは、機械の内部で動作するソフトウェアを作る仕事のことです。家の冷蔵庫や洗濯機（関連記事：アマゾンの【洗濯機】のセール情報まとめ！【毎日更新中】）、車のエンジン制御装置、スマートフォンの一部機能など、私たちが毎日使う製品の「心臓部分」を動かすソフトを作ります。外からは見えない場合が多いですが、これらの機器が正しく動くためにはソフトとハードウェアの協調が欠かせません。

ここでは初心者の人にも分かるように、組み込み開発の基本、使われる道具、学ぶべきポイントなどを順番に解説します。

組み込み開発の特徴と現場感

特徴1 ハードウェアとソフトウェアの密接な結びつきです。コードはチップ内のメモリに直接書き込まれ、実際の回路と連携して動作します。特徴2 資源の制約が多いです。メモリや処理速度が限られていることが多く、効率よく動くソフトを書く工夫が必要です。特徴3 安全性と信頼性の要求が高いです。車や医療機器、家電などでは少しの不具合が大きな影響を及ぼすため、検証がとても重要です。

よく使われる言語とツール

多くの組み込みソフトは C や C++ で書かれます。ハードウェアリソースを直接操作する必要があるため、低レベルな操作やメモリ管理の知識が役に立ちます。Python も使われることがあります。

開発環境としては PlatformIO や STM32CubeIDE、Arduino IDE などが人気です。これらはコードの補完機能やデバッグ支援があり、初心者にも取り組みやすくなっています。

組み込み開発の流れ

一般的な流れは次のとおりです。まず 要件定義 を行い、何を作るかを決めます。次に設計に入り、どのようなハードウェアとソフトウェアの構成にするかを決めます。その後実装を行い、コードを実機やエミュレータで動かします。続いて デバッグ と検証、必要に応じてハードウェアの不具合も調べます。最終的に リリース を経て製品へと組み込まれます。

項目	組み込み開発の代表的な内容
開発対象	マイコンやSoCを使う機器のソフトウェア
主な言語	C/C++ が基本。状況に応じてアセンブリを使うこともある
課題	リソース制約と現場の検証の難しさ

学習の進め方とおすすめの道具

未経験者が学ぶときには、まず 基礎的なプログラミング を固め、その後 電子回路の仕組み に触れると良いでしょう。小さなプロジェクトから始め、実際にICチップにコマンドを送って動かす経験を積むのが近道です。学習用のボードとしては Arduino や Raspberry Pi などがありますが、組み込み開発の本格的な世界を体験するなら STM32 や ESP32 などのマイコンボードに挑戦すると良いでしょう。これらは安価で手に入り、インターネット上の情報も豊富です。

最後に

組み込み開発は、電気と情報の両方の知識を使う「現場の橋渡し役」です。初めは難しく感じるかもしれませんが、正しい学習段階を踏めば誰でも理解できるようになります。地道な実践と根気が成功の鍵となります。

組み込み開発の同意語

組込みソフトウェア開発: 組込み機器に搭載されるソフトウェア全般の設計・実装・検証を指す。マイクロコントローラやSoC上で動作し、ハードウェアと密接に連携する領域です。
組込みシステム開発: 組込み機器全体の開発。ソフトウェアとハードウェアの統合、システム設計・動作要件の満足を重視します。
組込み系ソフトウェア開発: 組込み機器向けソフトウェアの開発を指す言い回し。工程はソフトウェア開発と同様ですが、制約が厳しい点が特徴です。
組込み系開発: 組込み向けのソフトウェア・システム開発を意味する略語的表現です。
エンベデッド開発: Embedded Development の日本語表現。センサーやデバイス周辺を統合するソフトウェアの開発を指します。
エンベデッドシステム開発: 組込み機器を構成するシステム全体の開発。ハードウェアとソフトウェアの連携、リアルタイム性が求められる場面が多いです。
エンベデッドソフトウェア開発: エンベデッド環境で動くソフトウェアの開発。実装・検証・最適化まで含みます。
組込み機器向けソフトウェア開発: 特定の組込み機器（家電・自動車・産業機器など）を対象としたソフトウェア開発です。
ファームウェア開発: ハードウェアと直接動作する低レイヤーのソフトウェア（ファームウェア）を設計・実装・検証する領域です。
組込みプログラミング: 組込み機器用のソフトウェアをコーディングする作業。実装寄りの表現として使われます。
埋込みソフトウェア開発: 埋込み（組込み）と同義の表現。組込み機器向けソフトウェアの開発を指します。
組込み用ソフトウェア開発: 組込み機器で動くソフトウェアの開発を指す表現です。
マイコン開発: マイクロコントローラを核にした組込み開発。小型デバイスのソフトウェア開発を中心に含みます。
組込みハードウェア連携開発: ソフトウェアとハードウェアの連携動作を重視する組込み開発で、ハードウェア設計との協働が多いです。
組込みシステム設計・開発: 組込み機器の設計とソフトウェア開発を総称した表現。要件定義から実装・検証までを包含します。

組み込み開発の対義語・反対語

汎用ソフトウェア開発: 組み込みデバイスに依存せず、PC・サーバー・スマホなど一般的なプラットフォーム向けのソフトウェアを開発する領域。
デスクトップアプリケーション開発: Windows/macOS/Linux などのデスクトップ環境で動作するアプリケーションを開発すること。
Webアプリケーション開発: ブラウザ上で動作するクライアントとサーバー側の機能を組み合わせたアプリケーションを開発すること。
モバイルアプリ開発: iOS/Android などスマートフォン・タブレット向けのアプリを開発すること。
サーバーサイド開発: サーバー上で動作する機能の設計・実装。API、バックエンド処理、データベース連携などを含む。
クラウド系開発: クラウド環境（AWS/GCP/Azure など）で動作するサービスやアプリを設計・構築する開発。スケーラビリティやデプロイ自動化を重視。
非組み込みソフトウェア開発: ハードウェアへの密結合を前提とせず、汎用的なソフトウェア開発を指す。

組み込み開発の共起語

マイコン: マイクロコントローラの略。小型の組み込み機器を動かす中心となるCPUです。
MCU: Microcontroller Unit の略。マイコンと同義で、組み込み開発の主役です。
ARM Cortex-M: ARM社のCortex-Mシリーズ。低消費電力・リアルタイム性に優れ、広く組み込みに使われます。
8-bitマイコン: 内部データ幅が8ビットのマイコン。シンプルな機能や低コストの用途に適しています。
16-bitマイコン: 内部データ幅が16ビットのマイコン。中程度の処理能力と資源のバランスがあります。
32-bitマイコン: 内部データ幅が32ビットのマイコン。高機能・大規模な組み込みに向きます。
STM32: STMicroelectronics の STM32シリーズ。ARM Cortex-Mベースの人気マイコンファミリーです。
PIC: Microchip の PIC マイコン。8/16/32ビットの長い歴史を持つファミリーです。
AVR: Microchip の AVR 系マイコン。教育用にもよく使われる入門寄りの機種です。
RTOS: リアルタイムOSの略。タスクの実行順序を管理し、リアルタイム性を担保します。
FreeRTOS: 広く使われるオープンソースRTOS。小規模～中規模の組み込みに適します。
Zephyr: Linux Foundation が推進するオープンソースRTOS。セキュリティとモジュール性が特徴です。
μC/OS: μC/OS-II/III などのRTOS。歴史あるリアルタイムOSです。
ThreadX: 高信頼性の RTOS。多くの組み込み機器で採用されています。
VxWorks: Wind River の RTOS。自動車・航空機などで使われることが多いです。
QNX: リアルタイムOS。高度な安全性と信頼性が求められる現場で使われます。
RT-Thread: オープンソースRTOS。軽量で組み込み向けに適しています。
Bare metal: OSなしのベアメタル開発。直接ハードを制御します。
ファームウェア: ハードウェアを動かすためのソフトウェア。マイコン上で実行されます。
ファームウェア開発: マイコン用ソフトウェアの設計・実装・検証を行う作業です。
デバイスドライバ: 周辺機器とマイコンを結ぶ低レベルのソフトウェアです。
センサ: 温度・圧力・光など、情報を取得する部品です。
アクチュエータ: モータ・リレーなど、外部へ動作を起こす部品です。
I2C: I2C通信。2本の信号線で複数の周辺機器を接続する規格です。
SPI: SPI通信。高速な周辺機器接続の規格です。
UART: UART通信。非同期シリアル通信の基本です。
CAN: CAN通信。自動車・産業機器で広く使われる多点通信規格です。
LIN: LIN通信。車載の低コスト・低速なバス規格です。
USB: USB通信。外部機器の接続手段として広く使われます。
Ethernet: Ethernet通信。有線LAN接続が可能な組み込み機器です。
BLE: Bluetooth Low Energy。省電力の近距離無線通信規格です。
Wi-Fi: 無線LAN。デバイスのネットワーク接続に使われます。
Zigbee: 低消費電力の無線通信規格。センサ網などに適しています。
MQTT: 軽量のメッセージングプロトコル。IoT機器間の通信に便利です。
ブートローダー: 起動時にファームウェアをロードする小さなプログラムです。
OTA: Over-The-Air の略。無線でファームウェアを更新する仕組みです。
OTAアップデート: ファームウェアの無線更新を指す別表現です。
JTAG: デバッグ・プログラミング用の標準インタフェース。
SWD: Serial Wire Debug。ARM系デバッグの軽量インタフェースです。
J-Link: Segger のデバッグプローブ。多くのMCUをサポートします。
ST-LINK: STMicroelectronics のデバッグボード。STM32向けに多用されます。
GCC: GNU Compiler Collection。ARM用のクロスコンパイラとして広く使われます。
ARM GCC: ARM向けの GCC。組み込み向けC/C++コンパイラです。
クロスコンパイラ: ホストと異なるアーキテクチャ用に作るコンパイラの総称です。
Make: ビルドの自動化ツール。単純なプロジェクトで使われます。
CMake: 複雑なビルド設定を管理するビルドシステムです。
PlatformIO: 統合開発環境・ビルドツール・ライブラリ管理を統合したツールチェーンです。
Git: ソースコードのバージョン管理ツール。開発の基本です。
CI/CD: 継続的インテグレーション/デリバリー。組み込み開発にも品質保証として使われます。
静的解析: コード品質を機械的に検査する手法です。
MISRA C: 自動車ソフトウェアのC言語のコーディング規約。安全性・信頼性を高めます。
AUTOSAR: 自動車ソフトウェア開発の共通アーキテクチャと標準。
セキュアブート: 起動時にファームウェアの署名を検証し不正を防ぐ仕組みです。
TLS: Transport Layer Security。通信の暗号化規格です。
セキュリティ: 組み込み機器の安全性・不正アクセス対策全般を指します。
量産: 設計が完成した後、大量生産へ移行する工程です。
仕様書: 要件・機能を文書化した資料です。
設計書: アーキテクチャ・仕様を具体化した設計の資料です。
ユニットテスト: 部品単位の機能を自動検証するテストです。
デバッグ: バグの原因を特定し修正する作業全般を指します。
シミュレーション: 仮想環境で動作を検証する手法です。
QEMU: オープンソースの仮想化・シミュレーションツールです。
HIL: Hardware-in-the-Loop。実機を用いた統合テスト手法です。
省電力: 消費電力を抑える設計・実装方針です。
電源管理: 電源の使用を最適化する設計や機能の総称です。
フラッシュメモリ: プログラムやデータを永続的に保存するメモリです。
RAM: 作業用メモリ。データ処理の一時領域です。
メモリ最適化: RAM/フラッシュの使用量を抑え、性能を安定させる工夫です。
アーキテクチャ: ソフトウェア・ハードウェアの全体構造・設計思想です。
ハードウェア設計: 回路設計・基板設計など、物理的なハードを作る作業です。
デプロイ: 完成品を顧客へ提供・出荷するプロセスです。

組み込み開発の関連用語

マイクロコントローラ (MCU): 小規模な組み込み機器に使われる小さなCPUと周辺機器を1つのチップに集約したデバイス。電源管理や周辺機器の制御が一つのケースに収まっています。
マイクロプロセッサ: CPUとしての機能が中心の部品。組み込みでも使われることがありますが、MCUよりも高性能で大規模な用途向きです。
SoC（System on Chip）: CPU、メモリ、周辺機器、通信回路などを1つのチップに集約した設計。省スペース・低消費電力が特徴です。
組み込みOS: 組み込み機器で使われる軽量なOS。リアルタイム性や安定性を重視して最適化されています。
RTOS（リアルタイムOS）: タスクの実行順序とタイミングを厳密に管理するOS。遅延を抑え、決められた時刻に処理を行います。
ファームウェア: ハードウェアを動かすためのソフトウェア。デバイスの内部に組み込まれて機能を提供します。
デバイスドライバ: ハードウェア周辺機器を操作するソフトウェア。OSとハードウェアの橋渡しをします。
ペリフェラル: 外部接続の周辺機器の総称。GPIO、UART、I2C、SPI などが含まれます。
メモリ: フラッシュメモリ: 電源を切ってもデータを保持する非揮発性メモリ。プログラムや設定を長期間保存します。
RAM: 実行時のデータを一時的に保存する揮発性メモリ。処理速度の速さが特徴です。
EEPROM: 少量データを長期間非揮発性に保存できるメモリ。設定値の保存に向きます。
クロス開発環境: ターゲットマイコン用のソフトウェアを自分のPCとは別の環境で開発するためのツール群です。
クロスコンパイル: ホストとターゲットのアーキテクチャが異なる場合に、ターゲット用の機械語を生成すること。
ビルドシステム: コンパイル、リンク、フラッシュ書き込みなどを自動化する仕組み。Make や CMake などが代表例です。
デバッグ: プログラムの動作を確認・修正する作業。デバッグツールを使って問題箇所を洗い出します。
JTAG / SWD: ハードウェアのデバッグ用インタフェース。JTAGは広く昔から使われ、 SWD は ARM 用の軽量版です。
UART: シリアル通信の基本インタフェース。デバッグやデバイス間の短距離通信に適しています。
I2C: 二線式のシリアルバス。複数デバイスを同時に接続できます。
SPI: 高速な周辺機器接続を実現するシリアルバス。複数デバイスを並列的に接続可能です。
CAN: 自動車を中心に使われる堅牢な通信規格。ノイズ耐性とリアルタイム性が特徴です。
LIN: 車載の低速通信規格。CAN より簡易な用途に向いています。
USB: 汎用のデータ通信規格。組み込み機器の外部接続やデータ転送に使われます。
Ethernet: 有線ネットワークでの通信を実現する規格。組み込み用途でも広く利用されます。
bootloader: 本体のファームウェアを起動する前に動作する小さなプログラム。OTA 更新にも関与します。
OTA（Over-the-Air）: 無線経由でソフトウェアを更新する仕組み。リモートからの更新を可能にします。
省電力設計 / 低電力モード: バッテリ駆動機器で電力を節約する設計。スリープ状態や省電力モードを活用します。
WDT（ウォッチドッグタイマー）: ソフトウェアが停止した場合に自動リセットする安全機構。
ISR（割り込みサービスルーチン）: 外部イベントを即座に処理するための割り込み処理。高速応答を実現します。
Real-time scheduling / Real-time性: タスクを厳密な時刻で実行するためのスケジューリング。リアルタイム性を保証します。
MISRA C: 組み込みC の安全性・品質を高めるコーディング規約。主に自動車分野で広く用いられます。
セーフティ/セキュリティ: 機能安全とソフトウェアの安全性・セキュリティ対策。リスクを低減する観点です。
規格/基準: 業界ごとの安全性・品質基準。例として ISO 26262、IEC 61508 などがあります。
ハードウェア設計: 回路設計・部品選択・検証の過程。動作を支える基盤を作ります。
PCB設計: プリント基板のレイアウト設計。配線と層構成を決定します。
EDAツール: 回路図・PCB設計を支援するソフトウェア。KiCad、Altium などがあります。
変更管理: 仕様変更を追跡・承認・実装するプロセス。品質を守るために重要です。
テスト環境: 実機・シミュレータ・HIL などを組み合わせた検証環境。
HIL（Hardware-in-the-Loop）: 実機とシミュレータを組み合わせた検証手法。現場での信頼性を高めます。
バグ追跡: 不具合を記録・追跡・管理するツールと手法。開発の透明性を高めます。
ボードファームウェア更新: ボード自体のファームウェアを更新するための手順と仕組み。
デプロイ: 完成したソフトウェアを実機へ展開・適用するプロセス。