Zabudovaný systém je radič, ktorý ovláda mnoho ďalších elektronických zariadení. Je to kombinácia zabudovaného hardvéru a softvéru. Existujú dva typy zabudovaných systémov mikroprocesory a mikrokontrolér . Mikroprocesor je založený na von Neumannovom modeli / architektúre (kde sa program + dáta nachádzajú v rovnakom pamäťovom mieste), je dôležitou súčasťou počítačového systému a sú k nemu pripojené externé procesory a periférie. Zaberá väčšiu plochu a má väčšiu spotrebu energie. Mikroprocesorom sú osobné počítače. Tento článok pojednáva o krokoch týkajúcich sa návrhu zabudovaného systému.
Čo je návrh zabudovaného systému?
Definícia: Systém navrhnutý s integrovaným hardvérom a softvérom pre konkrétnu funkciu s väčšou oblasťou je design zabudovaného systému. V dizajne zabudovaného systému hrá mikrokontrolér zásadnú úlohu. Mikrokontrolér je založený na architektúre Harvard, je dôležitou súčasťou zabudovaného systému. Externý procesor, vnútorná pamäť a komponenty I / O sú prepojené s mikrokontrolérom. Zaberá menšiu plochu, menšiu spotrebu energie. Aplikácia mikrokontrolérov je MP3, práčky.
Zabudovaný dizajn
Typy vstavaných systémov
- Samostatne Vstavaný systém
- Zabudovaný systém v reálnom čase
- Sieťové spotrebiče
- Mobilné zariadenia
Prvky zabudovaných systémov
- procesor
- Mikroprocesor
- Mikrokontrolér
- Digitálny signálny procesor.
Kroky v procese návrhu zabudovaného systému
Jednotlivé kroky v rámcivývojový / vývojový diagram zabudovaného systémuzahrňte nasledujúce.
Vložený dizajn - postup - kroky
Abstrakcia
V tejto fáze je problém súvisiaci so systémom abstrahovaný.
Hardvér - softvérová architektúra
Predtým, ako začnete s akýmkoľvek procesom návrhu, musíte vedieť o hardvéri a softvéri.
Extra funkčné vlastnosti
Dodatočné funkcie, ktoré sa majú implementovať, je potrebné úplne pochopiť od hlavnej konštrukcie.
Rodina dizajnu súvisiaca so systémom
Pri navrhovaní systému by sa malo vychádzať z predchádzajúcej rodiny dizajnu súvisiacej so systémom.
Modulárny dizajn
Musia byť vytvorené samostatné návrhy modulov, aby bolo možné ich v prípade potreby použiť neskôr.
Mapovanie
Na základe softvérového mapovania je hotovo. Napríklad dátový tok a programový tok sú mapované do jedného.
Dizajn používateľského rozhrania
Pri návrhu používateľského rozhrania to závisí od požiadaviek používateľa, analýzy prostredia a funkcie systému. Napríklad na mobilnom telefóne, ak chceme znížiť spotrebu energie mobilných telefónov, postaráme sa o ďalšie parametre, aby bolo možné znížiť spotrebu energie.
Spresnenie
Každý komponent a modul musí byť primerane vylepšený, aby tomu softvérový tím porozumel.
Na popis návrhu softvéru sa používa jazyk architektonického popisu.
- Ovládajte hierarchiu
- Priečka konštrukcie
- Štruktúra a hierarchia údajov
- Postup softvéru.
Činnosti procesu vývoja softvéru pre návrh zabudovaného systému
Na správne fungovanie ľubovoľného systému existuje veľa návrhových metrík, ktoré sú
| Metriky návrhu / parametre návrhu zabudovaného systému
| Funkcia |
Strata výkonu | Vždy udržiavaná na nízkej úrovni |
Výkon | Mal by byť vysoký |
Spracovať termíny | Proces / úloha by mala byť hotová v stanovenom čase. |
Výrobné náklady | Malo by sa udržiavať. |
Inžinierske náklady | Je to cena za ladenie, testovanie a ladenie hardvéru a softvéru. |
Veľkosť | Veľkosť je definovaná z hľadiska pamäte RAM / ROM / flash pamäte / fyzickej pamäte. |
Prototyp | Je to celkový čas potrebný na vývoj systému a jeho testovanie. |
Bezpečnosť | Bezpečnosť systému by sa mala brať ako zamykanie telefónu, musí sa prijímať bezpečnosť používateľov, ako napríklad bezpečnostné opatrenie pri poruche motora |
Údržba | Je potrebné dbať na správnu údržbu systému, aby sa zabránilo zlyhaniu systému. |
Doba uvedenia na trh | Je to čas potrebný na uvedenie vyvinutého produktu / systému na trh. |
Činnosti procesu vývoja zabudovaného softvéru
Medzi činnosti procesu vývoja zabudovaného softvéru patria hlavne nasledujúce.
technické údaje
Je potrebné vypracovať náležité špecifikácie, aby zákazník, ktorý produkt používa, mohol prejsť špecifikáciami produktu a bez akýchkoľvek nejasností ho používať. Dizajnéri sa zameriavajú hlavne na technické parametre, ako je hardvér, obmedzenia dizajnu, doba životného cyklu, výsledné správanie systému.
Architektúra
Sú špecifikované vrstvy architektúry hardvéru a softvéru.
Komponenty
V tejto vrstve sa vykonáva návrh komponentov. Komponenty ako jednoprocesorový procesor, pamäte - RAM / ROM, periférne zariadenia, zbernice ... atď.
Integrácia systému
V tejto vrstve sú všetky komponenty integrované do systému a testované, či vyhovuje ich návrhárom, očakávaniam.
Výzvy v dizajne zabudovaného systému
Pri navrhovaní ľubovoľného zabudovaného systému čelia dizajnéri mnohým výzvam, ako je napríklad toto,
- Prispôsobivosť prostredia
- Spotreba energie
- Plocha je obsadená
- Balenie a integrácia
- Aktualizácia hardvéru a softvéru
- Bezpečnosť
- Pri testovaní dizajnu, ako je hardvér Embedded, návrhári čelia rôznym výzvam testovanie , Fáza overovania, udržovateľnosť validácie.
Príklady návrhu zabudovaného systému
- Automatický automat na čokoládu (ACVM)
- Digitálny fotoaparát
- Čipová karta
- Mobilný telefón
- Mobilný počítač..atď.
Automatický automat na čokoládu (ACVM)
Funkciou návrhu ACVM je poskytnúť dieťaťu čokoládu, kedykoľvek do nej vloží mincu.
Kroky návrhu
Kroky návrhu zahŕňajú hlavne nasledujúce.
- Požiadavky
- technické údaje
- Fungovanie hardvéru a softvéru.
Požiadavky
Keď dieťa vloží do prístroja mincu a vyberie si konkrétnu čokoládu, ktorú chce kúpiť.
Vstupy
- Mince, výber používateľov.
- Pri každom vložení mince sa v každom prístave vygeneruje prerušenie.
- Na každý port sa zasiela samostatné oznámenie.
Výstupy
- Čokoláda
- Vrátenie peňazí
- Na LCD sa zobrazí správa ako dátum, čas, uvítacia správa.
Funkcia systému
- Pomocou grafického používateľského rozhrania dieťa ovláda systém, ktorú čokoládu si chce dieťa kúpiť.
- Grafické používateľské rozhranie obsahuje LCD, klávesnicu a dotykovú obrazovku.
- Stroj dodáva čokoládu, keď dieťa vloží mince, ak sú vložené mince vyššie ako skutočné náklady na vybranú čokoládu. Automat ACVM vráti peniaze späť.
- Pomocou univerzálnej synchrónnej zbernice môže vlastník ACVM sledovať polohu klienta.
Metriky návrhu
Strata výkonu
Dizajn by mal byť vyrobený podľa veľkosti displeja a mechanických komponentov.
Termín procesu
Musí byť nastavený časovač, takže kedykoľvek dieťa vloží mincu, musí ACVM odpovedať na dodanie čokolády a vrátenie peňazí, ak dôjde k prebytku, do niekoľkých sekúnd.
Napríklad, ak je čas odozvy 10 sekúnd, mal by ACVM dodať čokoládu a vrátiť peniaze, ak dôjde k prekročeniu, do 10 sekúnd, akonáhle dieťa vloží mincu a podá žiadosť o čokoládu.
technické údaje
Z nižšie uvedeného systému ACVM, keď dieťa vloží mincu. Mince sú rozdelené podľa prezentovaných portov, Port1, Port2, Port5. Pri prijatí mince je portom generované prerušenie, toto prerušenie je odoslané na načítanie hodnoty množstva a zvyšovanie.
automat - čokoláda - automat na nápoje
Na tomto LCD displeji sa zobrazujú správy ako cena, čas, vitajte..atď. Existuje prístavná dodávka, kde sa zhromažďujú čokolády.
Hardware
Hardvérová architektúra ACVM má nasledujúce hardvérové špecifikácie
- Mikrokontrolér 8051
- 64 kB RAM a 8 MB ROM
- 64 kB Flash pamäť
- Klávesnica
- Mechanický triedič mincí
- Čokoládový kanál
- Mincový kanál
- Bezdrôtový modem USB
- Zdroj
Softvér ACVM
Mnoho programov musí byť napísaných tak, aby ich bolo možné v prípade potreby preprogramovať do pamäte RAM / ROM,
hardvérová architektúra-blokový-diagram-aktívneho
- Zvýšenie ceny čokolády
- Aktualizujú sa správy, ktoré sa majú zobrazovať na LCD displeji
- Zmena vlastností stroja.
Zabudovaný systém je kombináciou hardvéru a softvéru na vykonávanie konkrétnej funkcie. Existujú dva typy mikroprocesorov a mikrokontrolérov. Pri navrhovaní zabudovaného systému je potrebné zohľadniť určité konštrukčné obmedzenia a špecifikácie, aby vývojár mohol splniť očakávania zákazníka a doručiť ho včas. Aplikácia zabudovaného systému dizajn ACVM vysvetlené v tomto obsahu. Tu je otázka, čo je príčinou environmentálnych obmedzení pri navrhovaní zabudovaného systému?
