Co to jest projektowanie systemów wbudowanych: etapy procesu projektowania

System wbudowany to kontroler, który steruje wieloma innymi urządzeniami elektronicznymi. Jest to połączenie wbudowanego sprzętu i oprogramowania. Istnieją dwa typy systemów wbudowanych mikroprocesory i mikrokontroler . Mikroprocesor oparty na modelu / architekturze von Neumanna (gdzie program + dane znajdują się w tej samej lokalizacji pamięci), jest ważną częścią systemu komputerowego, do którego są podłączone zewnętrzne procesory i urządzenia peryferyjne. Zajmuje więcej miejsca i ma większe zużycie energii. Zastosowanie mikroprocesora to komputery osobiste. W tym artykule omówiono czynności związane z projektowaniem systemów wbudowanych.

Co to jest projekt systemu wbudowanego?

Definicja: System zaprojektowany z osadzaniem sprzętu i oprogramowania razem dla określonej funkcji o większym obszarze jest projektem systemu wbudowanego. W projektowaniu systemów wbudowanych mikrokontroler odgrywa kluczową rolę. Mikrokontroler oparty jest na architekturze Harvard, jest ważnym elementem systemu wbudowanego. Z mikrokontrolerem współpracuje zewnętrzny procesor, pamięć wewnętrzna i komponenty I / O. Zajmuje mniej miejsca, mniejsze zużycie energii. Zastosowanie mikrokontrolerów to MP3, pralki.

Wbudowany projekt

Rodzaje systemów wbudowanych

• Samodzielny Wbudowany system
• Wbudowany system czasu rzeczywistego
• Urządzenia sieciowe
• Urządzenia mobilne

Elementy systemów wbudowanych

• Edytor
• Mikroprocesor
• Mikrokontroler
• Cyfrowy procesor sygnałowy.

Kroki w procesie projektowania systemów wbudowanych

Różne kroki wSchemat przepływu / przepływu projektowania systemu wbudowanegoobejmują następujące elementy.

Projektowanie osadzone - proces - kroki

Abstrakcja

Na tym etapie wyabstrahowano problem związany z systemem.

Sprzęt - architektura oprogramowania

Właściwa znajomość sprzętu i oprogramowania, którą należy znać przed rozpoczęciem jakiegokolwiek procesu projektowania.

Dodatkowe właściwości funkcjonalne

Dodatkowe funkcje, które mają być zaimplementowane, należy rozumieć w całości od głównego projektu.

Rodzina projektów związanych z systemem

Projektując system, należy odwołać się do poprzedniej rodziny projektowej związanej z systemem.

Modułowa konstrukcja

Należy wykonać oddzielne projekty modułów, aby w razie potrzeby można było ich użyć później.

Mapowanie

Na podstawie mapowania oprogramowania jest wykonywane. Na przykład przepływ danych i przepływ programu są mapowane w jeden.

Projekt interfejsu użytkownika

W projektowaniu interfejsu użytkownika zależy to od wymagań użytkownika, analizy środowiska i funkcji systemu. Na przykład w telefonie komórkowym, jeśli chcemy zmniejszyć pobór prądu przez telefony komórkowe, dbamy o inne parametry, tak aby można było zmniejszyć pobór mocy.

Udoskonalenie

Każdy komponent i moduł musi zostać odpowiednio dopracowany, aby zespół oprogramowania mógł to zrozumieć.

Język opisu architektury służy do opisu projektu oprogramowania.

• Hierarchia sterowania
• Podział konstrukcji
• Struktura i hierarchia danych
• Procedura oprogramowania.

Czynności związane z procesem tworzenia oprogramowania do projektowania systemów wbudowanych

Istnieją różne wskaźniki projektowe wymagane do zaprojektowania dowolnego systemu do prawidłowego funkcjonowania

Czynności związane z procesem tworzenia oprogramowania wbudowanego

Czynności związane z procesem tworzenia oprogramowania wbudowanego obejmują głównie następujące czynności.

Specyfikacje

Należy sporządzić odpowiednie specyfikacje, aby klient korzystający z produktu mógł zapoznać się ze specyfikacją produktu i używać go bez zamieszania. Projektanci koncentrują się głównie na specyfikacjach, takich jak sprzęt, ograniczenia projektowe, okres użytkowania, wynikowe zachowanie systemu.

Architektura

Określono warstwy architektury sprzętu i oprogramowania.

składniki

W tej warstwie wykonywane jest projektowanie komponentów. Komponenty takie jak procesor jednoprocesowy, pamięci RAM / ROM, urządzenia peryferyjne, magistrale itp.

Integracja systemu

W tej warstwie wszystkie komponenty są integrowane z systemem i testowane, czy spełnia on oczekiwania projektantów.

Wyzwania w projektowaniu systemów wbudowanych

Projektując dowolny system wbudowany, projektanci stają przed wieloma wyzwaniami, takimi jak:

• Możliwość dostosowania środowiska
• Pobór energii
• Obszar zajęty
• Pakowanie i integracja
• Aktualizacja sprzętu i oprogramowania
• Bezpieczeństwo
• Istnieją różne wyzwania, przed którymi stają projektanci podczas testowania projektu, takiego jak sprzęt wbudowany testowanie , Etap weryfikacji, możliwość utrzymania walidacji.

Przykłady projektowania systemów wbudowanych

• Automat do sprzedaży czekolady (ACVM)
• Aparat cyfrowy
• Karta inteligentna
• Telefon komórkowy
• Komputer przenośny itd.

Automatyczny automat do czekolady (ACVM)

Zadaniem projektowym ACVM jest dostarczanie czekolady dziecku za każdym razem, gdy dziecko włoży monetę do ACVM.

Etapy projektowania

Etapy projektowania obejmują głównie następujące czynności.

1. Wymagania
2. Specyfikacje
3. Funkcjonowanie sprzętu i oprogramowania.

Wymagania

Kiedy dziecko wkłada monetę do maszyny i wybiera konkretną czekoladę, którą chce kupić.

Wejścia

• Monety, wybór użytkownika.
• Za każdym razem, gdy włoży się monetę, w każdym porcie generowane jest przerwanie.
• Do każdego portu wysyłane jest osobne powiadomienie.

Wyjścia

• Czekolada
• Zwrot
• Na wyświetlaczu LCD pojawia się komunikat, taki jak data, godzina, wiadomość powitalna.

Funkcja systemu

• Za pomocą graficznego interfejsu użytkownika dziecko wydaje systemowi komendy, jaką czekoladę chce kupić.
• Gdzie graficzny interfejs użytkownika posiada LCD, klawiaturę, ekran dotykowy.
• Maszyna dostarcza czekoladę, gdy dziecko włoży monetę, jeśli wrzucone monety przekraczają rzeczywisty koszt wybranej czekolady. Maszyna ACVM zwraca pieniądze.
• Korzystając z uniwersalnej magistrali synchronicznej, właściciel ACVM może śledzić lokalizację klienta.

Metryki projektowe

Rozpraszanie mocy

Projekt powinien być wykonany zgodnie z rozmiarem wyświetlacza i elementami mechanicznymi.

Termin przetwarzania

Timer musi być ustawiony tak, aby za każdym razem, gdy dziecko włoży monetę, ACVM musi odpowiedzieć w ciągu kilku sekund, dostarczając czekoladki i zwracając nadmiar.
Na przykład, jeśli czas odpowiedzi wynosi 10 sekund, ACVM powinien dostarczyć czekoladę i zwrócić pieniądze w przypadku nadwyżki w ciągu 10 sekund, gdy tylko dziecko włoży monetę i poprosi o czekoladę.

Specyfikacje

Z poniższego systemu ACVM, gdy dziecko włoży monetę. Monety są segregowane według przedstawionych portów, Port1, Port2, Port5. Przy odbiorze monety port generuje przerwanie, które jest wysyłane w celu odczytania wartości kwoty i zwiększenia.

automat - czekolada - automat - automat

Obecny tutaj wyświetlacz LCD wyświetla komunikaty, takie jak koszt, czas, powitanie itp. Dostawa do portu istnieje, gdy czekoladki są odbierane.

Sprzęt komputerowy

Architektura sprzętowa ACVM ma następujące specyfikacje sprzętowe

• Mikrokontroler 8051
• 64 KB pamięci RAM i 8 MB ROM
• 64 kB pamięci Flash
• Klawiatura
• Mechaniczny sortownik monet
• Kanał czekoladowy
• Kanał monet
• Bezprzewodowy modem USB
• Zasilacz

Oprogramowanie ACVM

Wiele programów musi być napisanych tak, aby można je było przeprogramować w razie potrzeby w pamięci RAM / ROM, np.

schemat-blokowy-architektury-sprzętu-aktywnego

• Wzrost ceny czekolady
• Aktualizacja komunikatów wyświetlanych na wyświetlaczu LCD
• Zmiana w cechach maszyny.

System wbudowany to połączenie sprzętu i oprogramowania do wykonywania określonej funkcji. Istnieją dwa rodzaje mikroprocesorów i mikrokontrolerów. Projektując system wbudowany, należy wziąć pod uwagę pewne ograniczenia projektowe i specyfikacje, aby deweloper mógł spełnić oczekiwania klienta i dostarczyć na czas. Aplikacja systemu Embedded projekt ACVM wyjaśniono w tej treści. Oto pytanie, jaka jest przyczyna ograniczeń środowiskowych podczas projektowania systemu wbudowanego?