Un sistema incrustat és un controlador que controla molts altres dispositius electrònics. És una combinació de maquinari i programari incrustats. Hi ha dos tipus de sistemes incrustats microprocessadors i microcontrolador . El microprocessador es basa en el model / arquitectura de von Neumann (on el programa + les dades resideixen a la mateixa ubicació de memòria), és una part important del sistema informàtic, on hi ha interfícies amb processadors i perifèrics externs. Ocupa més superfície i té més consum d'energia. L’aplicació del microprocessador són els ordinadors personals. En aquest article es tracten els passos relacionats amb el disseny de sistemes incrustats.
Què és un disseny de sistemes incrustats?
Definició: Un sistema dissenyat amb la inserció de maquinari i programari junts per a una funció específica amb una àrea més gran és el disseny del sistema incrustat. En el disseny de sistemes incrustats, un microcontrolador té un paper vital. El microcontrolador es basa en l’arquitectura de Harvard, és un component important d’un sistema incrustat. El processador extern, la memòria interna i els components d'E / S s'interfacen amb el microcontrolador. Ocupa menys superfície, menys consum d'energia. L’aplicació dels microcontroladors és MP3, rentadores.
Disseny incrustat
Tipus de sistemes incrustats
- Autònom Sistema incrustat
- Sistema incrustat en temps real
- Electrodomèstics en xarxa
- Dispositius mòbils
Elements dels sistemes incrustats
- Processador
- Microprocessador
- Microcontrolador
- Processador de senyal digital.
Passos del procés de disseny del sistema incrustat
Els diferents passos del fitxerdiagrama de flux / flux de disseny del sistema incrustatinclou el següent.
Disseny incrustat - procés - passos
Abstracció
En aquesta etapa, es fa un abstracte del problema relacionat amb el sistema.
Maquinari - Arquitectura de programari
Coneixement adequat de maquinari i programari que es coneix abans d’iniciar qualsevol procés de disseny.
Propietats funcionals addicionals
Les funcions addicionals que s’han d’implementar s’han d’entendre completament des del disseny principal.
Família de disseny relacionada amb el sistema
Quan es dissenya un sistema, s’ha de referir a una família de disseny anterior relacionada amb el sistema.
Disseny modular
Cal fer dissenys de mòduls separats perquè puguin ser utilitzats més endavant quan sigui necessari.
Cartografia
Basat en el mapatge de programari es fa. Per exemple, el flux de dades i el flux del programa es mapen en un de sol.
Disseny d’interfícies d’usuari
En el disseny de la interfície d'usuari depèn dels requisits de l'usuari, de l'anàlisi de l'entorn i de la funció del sistema. Per exemple, en un telèfon mòbil, si volem reduir el consum d'energia dels telèfons mòbils, ens ocupem d'altres paràmetres, de manera que es pot reduir el consum d'energia.
Refinament
Tots els components i mòduls s’han de refinar adequadament perquè l’equip de programari pugui entendre-ho.
El llenguatge de descripció arquitectònica s’utilitza per descriure el disseny del programari.
- Jerarquia de control
- Partició de l'estructura
- Estructura i jerarquia de dades
- Procediment de programari.
Activitats de processos de desenvolupament de programari de disseny de sistemes incrustats
Hi ha diverses mètriques de disseny necessàries per dissenyar qualsevol sistema perquè funcioni correctament
| Mètriques de disseny / paràmetres de disseny d'un sistema incrustat
| Funció |
Dissipació de potència | Sempre es manté baix |
Rendiment | Hauria de ser alt |
Terminis del procés | El procés / tasca s'hauria de completar en un termini especificat. |
Cost de fabricació | S’ha de mantenir. |
Cost d'enginyeria | És el cost de l'edició-prova-depuració de maquinari i programari. |
Mida | La mida es defineix en termes de memòria RAM / ROM / memòria Flash / memòria física. |
Prototip | És el temps total necessari per desenvolupar i provar un sistema. |
Seguretat | La seguretat del sistema s’ha de prendre com el bloqueig del telèfon, i s’ha de prendre la seguretat de l’usuari, com ara una avaria del motor |
Manteniment | Cal evitar un correcte manteniment del sistema per evitar avaries del sistema. |
Hora d'anar al mercat | És el temps necessari perquè el producte / sistema desenvolupat es llanci al mercat. |
Activitats de processos de desenvolupament de programari incrustat
Les activitats del procés de desenvolupament de programari incrustat inclouen principalment el següent.
Especificacions
Cal fer les especificacions adequades perquè el client que utilitza el producte pugui revisar les especificacions del producte i utilitzar-les sense cap mena de confusió. Els dissenyadors se centren principalment en especificacions com el maquinari, les restriccions de disseny, el període del cicle de vida i el comportament resultant del sistema.
Arquitectura
S'especifiquen les capes d'arquitectura de maquinari i programari.
Components
En aquesta capa, es fa el disseny de components. Components com processador de procés únic, memòries RAM / ROM, dispositius perifèrics, busos, etc.
Integració del sistema
En aquesta capa, tots els components s'integren al sistema i es prova si les seves expectatives compleixen els dissenyadors.
Reptes en el disseny de sistemes incrustats
Tot i dissenyar qualsevol sistema incrustat, els dissenyadors s’enfronten a molts reptes com el següent,
- Adaptabilitat ambiental
- El consum d'energia
- Superfície ocupada
- Embalatge i integració
- Actualització en maquinari i programari
- Seguretat
- Hi ha diversos reptes als quals s’enfronten els dissenyadors mentre proven el disseny, com el maquinari incrustat proves , Etapa de verificació, Manteniment de la validació.
Exemples de disseny de sistemes incrustats
- Màquina expenedora automàtica de xocolata (ACVM)
- Càmera digital
- Targeta intel · ligent
- Telèfon mòbil
- Ordinador mòbil..etc.
Màquina expenedora automàtica de xocolata (ACVM)
La funció de disseny d’ACVM és proporcionar xocolata al nen sempre que el nen insereixi una moneda a ACVM.
Passos de disseny
Els passos de disseny inclouen principalment els següents.
- Requisits
- Especificacions
- Funcionament de maquinari i programari.
Requisits
Quan un nen introdueix una moneda a la màquina i selecciona la xocolata que vol comprar.
Entrades
- Monedes, selecció d’usuaris.
- Es genera una interrupció a cada port cada vegada que s’insereix una moneda.
- S’envia una notificació per separat a cada port.
Sortides
- xocolata
- Reembossament
- Es mostra un missatge a la pantalla LCD, com ara data, hora i missatge de benvinguda.
Funció del sistema
- Mitjançant una interfície gràfica d'usuari, el nen ordena al sistema quina xocolata vol comprar el nen.
- On la interfície gràfica d'usuari té una pantalla LCD, teclat i pantalla tàctil.
- La màquina lliura la xocolata quan el nen insereix la moneda si les monedes inserides són superiors al cost real de la xocolata seleccionada. La màquina ACVM reemborsarà els diners.
- Mitjançant un bus síncron universal, el propietari de l’ACVM pot fer un seguiment de la ubicació del client.
Mètriques de disseny
Dissipació de potència
El disseny s’ha de fer segons la mida de la pantalla i els components mecànics.
Termini del procés
S’ha d’establir el Timmer, de manera que cada vegada que el nen insereix la moneda, l’ACVM ha de respondre en pocs segons a l’hora de lliurar els bombons i de retornar-los en cas d’excés.
Per exemple, si el temps de resposta és de 10 segons, l'ACVM hauria de lliurar la xocolata i retornar-li els diners en cas d'excés en un termini de 10 segons tan bon punt el nen insereixi la moneda i faci una sol·licitud de xocolata.
Especificacions
Des del sistema ACVM següent, quan el nen insereix la moneda. Les monedes es separen segons els ports presentats, Port1, Port2, Port5. En rebre la moneda, el port genera una interrupció, que s'envia a llegir el valor de l'import i augmentar-la.
automàtica - xocolata - màquina expenedora
Un LCD present aquí mostra els missatges com ara cost, temps, benvinguda ... etc. Existeix un lliurament portuari on es recullen els bombons.
Maquinari
L'arquitectura de maquinari ACVM té les següents especificacions de maquinari
- Microcontrolador 8051
- 64 KB de RAM i 8 MB de ROM
- Memòria flash de 64 KB
- Teclat
- Classificador mecànic de monedes
- Canal de xocolata
- Canal de monedes
- Mòdem sense fil USB
- Font d'alimentació
Programari d'ACVM
Molts programes s’han d’escriure de manera que es puguin reprogramar quan es requereixi en memòria RAM / ROM, com ara:
arquitectura-maquinari-diagrama-de-blocs-actiu
- Augment del preu de la xocolata
- S'estan actualitzant els missatges que es mostraran a la pantalla LCD
- Canvi en les característiques de la màquina.
Un sistema incrustat és una combinació de maquinari + programari per realitzar una funció particular. Hi ha dos tipus de microprocessadors i microcontroladors. Tot i dissenyar un sistema incrustat, cal tenir en compte certes restriccions i especificacions de disseny, de manera que el desenvolupador pugui satisfer les expectatives dels clients i lliurar-les a temps. Una aplicació del sistema incrustat disseny ACVM explica en aquest contingut. Aquí hi ha una pregunta sobre quina és la causa de les limitacions ambientals durant el disseny d’un sistema incrustat?
