Ce este proiectarea sistemului încorporat: pași în procesul de proiectare

Un sistem încorporat este un controler, care controlează multe alte dispozitive electronice. Este o combinație de hardware și software încorporate. Există două tipuri de sisteme încorporate microprocesoare și microcontroler . Microprocesorul se bazează pe modelul / arhitectura von Neumann (unde programul + date se află în aceeași locație de memorie), este o parte importantă a sistemului computerului, unde procesoarele externe și perifericele sunt interfațate cu acesta. Ocupă mai multă suprafață și are un consum mai mare de energie. Aplicația microprocesorului este computerele personale. Acest articol discută pașii care implică proiectarea sistemului încorporat.

Ce este un design de sistem încorporat?

Definiție: Un sistem conceput cu încorporarea de hardware și software împreună pentru o funcție specifică cu o suprafață mai mare este proiectarea sistemului încorporat. În proiectarea sistemului încorporat, un microcontroler joacă un rol vital. Microcontrolerul se bazează pe arhitectura Harvard, este o componentă importantă a unui sistem încorporat. Procesorul extern, memoria internă și componentele I / O sunt interfațate cu microcontrolerul. Ocupă o suprafață mai mică, un consum mai mic de energie. Aplicarea microcontrolerelor este MP3, mașini de spălat.

Design încorporat

Tipuri de sisteme încorporate

• De sine stătătoare Sistem incorporat
• Sistem încorporat în timp real
• Aparate în rețea
• Dispozitive mobile

Elemente ale sistemelor încorporate

• Procesor
• Microprocesor
• Microcontroler
• Procesor de semnal digital.

Pași în procesul de proiectare a sistemului încorporat

Diferitele etape dinschema de flux / flux de proiectare a sistemului încorporatinclude următoarele.

Design încorporat - proces - pași

Abstracție

În această etapă, problema legată de sistem este abstractizată.

Hardware - Arhitectură software

Cunoașterea adecvată a hardware-ului și software-ului să fie cunoscută înainte de a începe orice proces de proiectare.

Proprietăți funcționale suplimentare

Funcțiile suplimentare care trebuie implementate trebuie înțelese complet din proiectarea principală.

Familia de design legată de sistem

Atunci când proiectați un sistem, ar trebui să faceți referire la o familie de design anterioară legată de sistem.

Design modular

Trebuie realizate modele separate de module, astfel încât să poată fi utilizate ulterior atunci când este necesar.

Cartografiere

Pe baza cartografierii software se face. De exemplu, fluxul de date și fluxul de programe sunt mapate într-unul.

Proiectare interfață utilizator

În proiectarea interfeței cu utilizatorul depinde de cerințele utilizatorului, de analiza mediului și de funcția sistemului. De exemplu, pe un telefon mobil, dacă dorim să reducem consumul de energie al telefoanelor mobile, avem grijă de alți parametri, astfel încât consumul de energie să poată fi redus.

Rafinament

Fiecare componentă și modul trebuie rafinate în mod corespunzător, astfel încât echipa software să poată înțelege.

Limbajul de descriere arhitecturală este utilizat pentru a descrie proiectarea software-ului.

• Ierarhia de control
• Partiția structurii
• Structura și ierarhia datelor
• Procedura software.

Activități de proces de dezvoltare de software de proiectare a sistemului încorporat

Există diverse metrici de proiectare necesare pentru proiectarea oricărui sistem care să funcționeze corect, așa sunt

Activități de proces de dezvoltare software încorporat

Activitățile procesului de dezvoltare software încorporat includ în principal următoarele.

Specificații

Trebuie făcute specificații corespunzătoare, astfel încât clientul care folosește produsul să poată trece prin specificațiile produsului și să îl utilizeze fără confuzie. Proiectanții se concentrează în principal pe specificații precum hardware, constrângeri de proiectare, perioada ciclului de viață, comportamentul rezultat al sistemului.

Arhitectură

Sunt specificate straturile de arhitectură hardware și software.

Componente

În acest strat, se realizează proiectarea componentelor. Componente precum procesor cu proces unic, memorii - RAM / ROM, dispozitive periferice, autobuze ... etc.

Integrarea sistemului

În acest strat, toate componentele sunt integrate în sistem și testate dacă îndeplinesc proiectanții, așteptările.

Provocări în proiectarea sistemului încorporat

În timp ce proiectează orice sistem încorporat, designerii se confruntă cu o mulțime de provocări, după cum urmează,

• Adaptabilitatea mediului
• Consum de energie
• Suprafața ocupată
• Ambalare și integrare
• Actualizare în hardware și software
• Securitate
• Există diverse provocări cu care se confruntă designerii în timp ce testează designul, cum ar fi hardware încorporat testarea , Etapa de verificare, Mentenabilitatea validării.

Exemple de proiectare a sistemului încorporat

• Distribuitor automat de ciocolată (ACVM)
• Camera digitala
• Card destept
• Telefon mobil
• Computer mobil..etc.

Distribuitor automat de ciocolată (ACVM)

Funcția de proiectare a ACVM este de a oferi ciocolată copilului ori de câte ori copilul introduce o monedă în ACVM.

Etape de proiectare

Etapele de proiectare includ în principal următoarele.

1. Cerințe
2. Specificații
3. Funcționarea hardware și software.

Cerințe

Când un copil introduce o monedă în aparat și selectează ciocolata specială pe care dorește să o cumpere.

Intrări

• Monede, selecție utilizator.
• O întrerupere este generată la fiecare port ori de câte ori este introdusă o monedă.
• O notificare separată este trimisă fiecărui port.

Ieșiri

• Ciocolată
• Restituire
• Un mesaj este afișat pe ecranul LCD, cum ar fi data, ora, mesajul de bun venit.

Funcția sistemului

• Folosind o interfață grafică de utilizare, copilul comandă către sistem ce ciocolată dorește să cumpere copilul.
• Acolo unde interfața grafică a utilizatorului are un ecran LCD, tastatură, ecran tactil.
• Mașina livrează ciocolata atunci când copilul introduce moneda dacă monedele introduse sunt mai mari decât costul real al ciocolatei selectate. Aparatul ACVM rambursează banii înapoi.
• Folosind o magistrală sincronă universală, proprietarul ACVM poate urmări locația clientului.

Valori de proiectare

Disiparea puterii

Proiectarea trebuie realizată conform dimensiunii afișajului și componentelor mecanice.

Termen limită de proces

Timmer trebuie setat, astfel încât ori de câte ori copilul introduce moneda, ACVM trebuie să răspundă în câteva secunde la livrarea bomboanelor de ciocolată și rambursarea în caz de exces.
De exemplu, dacă timpul de răspuns este de 10 secunde, ACVM ar trebui să livreze ciocolata și să ramburseze banii în caz de exces în 10 secunde de îndată ce copilul introduce moneda și să solicite ciocolată.

Specificații

Din sistemul ACVM de mai jos, când copilul introduce moneda. Monedele sunt separate în funcție de porturile prezentate, Port1, Port2, Port5. La primirea monedei se generează o întrerupere de către port, această întrerupere este trimisă citind valoarea sumei și crescând.

automat - ciocolată - distribuitor automat

Un LCD prezent aici afișează mesaje precum cost, timp, bun venit..etc. Există o livrare în port în care sunt colectate bomboanele.

Hardware

Arhitectura hardware ACVM are următoarele specificații hardware

• Microcontroler 8051
• 64 KB RAM și 8 MB ROM
• 64 KB memorie flash
• Tastatura
• Sortator mecanic de monede
• Canal de ciocolată
• Canal de monede
• Modem wireless USB
• Alimentare electrică

Software-ul ACVM

Multe programe trebuie scrise astfel încât să poată fi reprogramate atunci când sunt necesare în RAM / ROM, cum ar fi,

hardware-arhitectură-diagramă-bloc-a-activă

• Creșterea prețului ciocolatei
• Actualizarea mesajelor care vor fi afișate pe ecranul LCD
• Modificarea caracteristicilor aparatului.

Un sistem încorporat este o combinație de hardware + software pentru a îndeplini o anumită funcție. Există două tipuri de microprocesoare și microcontrolere. În timp ce proiectăm un sistem încorporat, trebuie luate în considerare anumite constrângeri și specificații de proiectare, astfel încât dezvoltatorul să poată satisface așteptările clienților și să livreze la timp. O aplicație a sistemului încorporat proiecta ACVM a explicat în acest conținut. Iată o întrebare care este cauza constrângerilor de mediu în timpul proiectării unui sistem încorporat?