Sistemas embarcados - Visão geral
Sistema
Um sistema é um arranjo no qual todas as unidades montadas trabalham juntas de acordo com um conjunto de regras. Também pode ser definida como uma forma de trabalhar, organizar ou realizar uma ou várias tarefas de acordo com um plano fixo. Por exemplo, um relógio é um sistema de exibição das horas. Seus componentes seguem um conjunto de regras para mostrar o horário. Se uma de suas peças falhar, o relógio irá parar de funcionar. Portanto, podemos dizer que, em um sistema, todos os seus subcomponentes dependem uns dos outros.
Sistema Embutido
Como o nome sugere, Embedded significa algo que está ligado a outra coisa. Um sistema embutido pode ser pensado como um sistema de hardware de computador com software embutido nele. Um sistema embarcado pode ser um sistema independente ou pode ser parte de um sistema grande. Um sistema embarcado é um microcontrolador ou sistema baseado em microprocessador que é projetado para executar uma tarefa específica. Por exemplo, um alarme de incêndio é um sistema embutido; sentirá apenas fumaça.
Um sistema embarcado tem três componentes -
Possui hardware.
Possui software de aplicação.
Possui sistema operacional em tempo real (RTOS) que supervisiona o software aplicativo e fornece mecanismo para permitir que o processador execute um processo de acordo com o agendamento seguindo um plano para controlar as latências. RTOS define a forma como o sistema funciona. Ele define as regras durante a execução do programa aplicativo. Um sistema embarcado de pequena escala pode não ter RTOS.
Portanto, podemos definir um sistema embarcado como um sistema de controle em tempo real baseado em microcontrolador, conduzido por software, confiável e confiável.
Características de um sistema integrado
Single-functioned- Um sistema embarcado geralmente executa uma operação especializada e faz o mesmo repetidamente. Por exemplo: Um pager sempre funciona como um pager.
Tightly constrained- Todos os sistemas de computação têm restrições nas métricas de design, mas aquelas em um sistema embarcado podem ser especialmente restritas. Métricas de projeto são uma medida dos recursos de uma implementação, como custo, tamanho, potência e desempenho. Deve ter um tamanho que caiba em um único chip, deve executar rápido o suficiente para processar dados em tempo real e consumir energia mínima para estender a vida útil da bateria.
Reactive and Real time- Muitos sistemas embarcados devem reagir continuamente às mudanças no ambiente do sistema e devem computar certos resultados em tempo real sem qualquer atraso. Considere um exemplo de um controlador de cruzeiro de carro; ele monitora continuamente e reage aos sensores de velocidade e freio. Deve calcular aceleração ou desaceleração repetidamente dentro de um tempo limitado; um cálculo atrasado pode resultar em falha de controle do carro.
Microprocessors based - Deve ser baseado em microprocessador ou microcontrolador.
Memory- Deve ter memória, já que seu software costuma embutir em ROM. Não precisa de nenhuma memória secundária no computador.
Connected - Deve ter periféricos conectados para conectar dispositivos de entrada e saída.
HW-SW systems- O software é usado para obter mais recursos e flexibilidade. O hardware é usado para desempenho e segurança.
Vantagens
- Facilmente personalizável
- Baixo consumo de energia
- Baixo custo
- Desempenho aprimorado
Desvantagens
- Alto esforço de desenvolvimento
- Maior tempo de comercialização
Estrutura Básica de um Sistema Embarcado
A ilustração a seguir mostra a estrutura básica de um sistema embarcado -
Sensor- Mede a grandeza física e a converte em um sinal elétrico que pode ser lido por um observador ou por qualquer instrumento eletrônico como um conversor A2D. Um sensor armazena a quantidade medida na memória.
A-D Converter - Um conversor analógico-digital converte o sinal analógico enviado pelo sensor em um sinal digital.
Processor & ASICs - Os processadores processam os dados para medir a saída e armazená-los na memória.
D-A Converter - Um conversor digital para analógico converte os dados digitais alimentados pelo processador em dados analógicos
Actuator - Um atuador compara a saída fornecida pelo conversor DA com a saída real (esperada) armazenada nele e armazena a saída aprovada.