組み込みシステム-概要

システム

システムは、そのすべてのユニットが一連のルールに従って一緒に機能するように組み立てられた配置です。また、固定された計画に従って1つまたは複数のタスクを実行、編成、または実行する方法として定義することもできます。たとえば、時計は時刻表示システムです。そのコンポーネントは、時間を表示するための一連のルールに従います。部品の1つが故障すると、時計は機能しなくなります。したがって、システムでは、そのすべてのサブコンポーネントが相互に依存していると言えます。

組み込みシステム

その名前が示すように、Embeddedは別のものに接続されているものを意味します。組み込みシステムは、ソフトウェアが組み込まれたコンピュータハードウェアシステムと考えることができます。組み込みシステムは、独立したシステムにすることも、大規模なシステムの一部にすることもできます。組み込みシステムは、特定のタスクを実行するように設計されたマイクロコントローラーまたはマイクロプロセッサーベースのシステムです。たとえば、火災警報器は組み込みシステムです。煙だけを感知します。

組み込みシステムには3つのコンポーネントがあります-

それはハードウェアを持っています。
それはアプリケーションソフトウェアを持っています。
これには、アプリケーションソフトウェアを監視し、遅延を制御する計画に従ってプロセッサがスケジュールに従ってプロセスを実行できるようにするメカニズムを提供するリアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）があります。RTOSは、システムの動作方法を定義します。アプリケーションプログラムの実行中にルールを設定します。小規模の組み込みシステムにはRTOSがない場合があります。

したがって、組み込みシステムを、マイクロコントローラーベースのソフトウェア駆動型の信頼性の高いリアルタイム制御システムとして定義できます。

組み込みシステムの特徴

Single-functioned−組み込みシステムは通常、特殊な操作を実行し、同じことを繰り返し実行します。例：ポケットベルは常にポケットベルとして機能します。
Tightly constrained−すべてのコンピューティングシステムには設計メトリックに制約がありますが、組み込みシステムのコンピューティングシステムは特に厳しい場合があります。設計メトリックは、コスト、サイズ、電力、パフォーマンスなどの実装の機能の尺度です。シングルチップに収まるサイズであり、データをリアルタイムで処理するのに十分な速度で動作し、バッテリー寿命を延ばすために最小限の電力を消費する必要があります。
Reactive and Real time−多くの組み込みシステムは、システム環境の変化に継続的に対応する必要があり、特定の結果を遅滞なくリアルタイムで計算する必要があります。カークルーズコントローラーの例を考えてみましょう。速度センサーとブレーキセンサーを継続的に監視して反応します。限られた時間内に繰り返し加速または減速を計算する必要があります。計算が遅れると、車の制御に失敗する可能性があります。
Microprocessors based −マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラベースである必要があります。
Memory−ソフトウェアは通常ROMに埋め込まれているため、メモリが必要です。コンピュータに二次メモリは必要ありません。
Connected −入力デバイスと出力デバイスを接続するには、周辺機器が接続されている必要があります。
HW-SW systems−ソフトウェアは、より多くの機能と柔軟性のために使用されます。ハードウェアは、パフォーマンスとセキュリティのために使用されます。

利点

簡単にカスタマイズ可能
低消費電力
低価格
パフォーマンスの向上

短所

高い開発努力
市場投入までの時間の延長

組み込みシステムの基本構造

次の図は、組み込みシステムの基本構造を示しています。

Sensor−物理量を測定し、それを電気信号に変換します。この信号は、観測者またはA2Dコンバーターなどの電子機器で読み取ることができます。センサーは測定量をメモリーに保存します。
A-D Converter −アナログ-デジタルコンバーターは、センサーから送信されたアナログ信号をデジタル信号に変換します。
Processor & ASICs −プロセッサはデータを処理して出力を測定し、メモリに保存します。
D-A Converter −デジタル-アナログコンバーターは、プロセッサーから供給されたデジタルデータをアナログデータに変換します
Actuator −アクチュエータは、DAコンバータから与えられた出力を、そこに保存されている実際の（期待される）出力と比較し、承認された出力を保存します。