Встроенные системы - Обзор
Система
Система - это устройство, в котором все элементы в сборе работают вместе в соответствии с набором правил. Его также можно определить как способ работы, организации или выполнения одной или нескольких задач в соответствии с фиксированным планом. Например, часы - это система отображения времени. Его компоненты следуют набору правил, чтобы показывать время. Если одна из его частей выйдет из строя, часы перестанут работать. Таким образом, мы можем сказать, что в системе все ее подкомпоненты зависят друг от друга.
Встроенная система
Как следует из названия, Embedded означает что-то, что связано с чем-то другим. Встраиваемую систему можно рассматривать как систему компьютерного оборудования, в которую встроено программное обеспечение. Встроенная система может быть независимой системой или частью большой системы. Встроенная система - это система на основе микроконтроллера или микропроцессора, которая предназначена для выполнения определенной задачи. Например, пожарная сигнализация - это встроенная система; будет только дым.
Встроенная система состоит из трех компонентов:
У него есть железо.
Имеет прикладное программное обеспечение.
Он имеет операционную систему реального времени (RTOS), которая контролирует прикладное программное обеспечение и обеспечивает механизм, позволяющий процессору запускать процесс в соответствии с расписанием, следуя плану по контролю задержек. RTOS определяет способ работы системы. Он устанавливает правила во время выполнения прикладной программы. Небольшая встроенная система может не иметь ОСРВ.
Таким образом, мы можем определить встроенную систему как основанную на микроконтроллере, управляемую программным обеспечением, надежную систему управления в реальном времени.
Характеристики встроенной системы
Single-functioned- Встроенная система обычно выполняет специализированную операцию и делает то же самое неоднократно. Например: пейджер всегда работает как пейджер.
Tightly constrained- Все вычислительные системы имеют ограничения на проектные метрики, но во встроенных системах могут быть особенно жесткими. Метрики проекта - это мера таких характеристик реализации, как стоимость, размер, мощность и производительность. Он должен быть такого размера, чтобы поместиться на одном кристалле, должен работать достаточно быстро, чтобы обрабатывать данные в реальном времени, и потреблять минимальную мощность, чтобы продлить срок службы батареи.
Reactive and Real time- Многие встроенные системы должны постоянно реагировать на изменения в системной среде и должны вычислять определенные результаты в реальном времени без каких-либо задержек. Рассмотрим пример автомобильного круиз-контроллера; он постоянно отслеживает и реагирует на датчики скорости и тормоза. Он должен многократно вычислять ускорение или снижение ускорения в течение ограниченного времени; отложенное вычисление может привести к неспособности управлять автомобилем.
Microprocessors based - Он должен быть на базе микропроцессора или микроконтроллера.
Memory- Он должен иметь память, поскольку его программное обеспечение обычно встраивается в ПЗУ. Никаких вторичных запоминающих устройств в компьютере не требуется.
Connected - К нему должны быть подключены периферийные устройства для подключения устройств ввода и вывода.
HW-SW systems- Программное обеспечение используется для большей функциональности и гибкости. Оборудование используется для обеспечения производительности и безопасности.
Преимущества
- Легко настраивается
- Низкое энергопотребление
- Бюджетный
- Повышенная производительность
Недостатки
- Усилия по развитию
- Большее время выхода на рынок
Базовая структура встроенной системы
На следующем рисунке показана базовая структура встроенной системы.
Sensor- Он измеряет физическую величину и преобразует ее в электрический сигнал, который может быть прочитан наблюдателем или любым электронным прибором, таким как преобразователь A2D. Датчик сохраняет измеренную величину в памяти.
A-D Converter - Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал, посылаемый датчиком, в цифровой сигнал.
Processor & ASICs - Процессоры обрабатывают данные, чтобы измерить результат и сохранить его в памяти.
D-A Converter - Цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровые данные, подаваемые процессором, в аналоговые данные
Actuator - Привод сравнивает выходной сигнал, выдаваемый DA-преобразователем, с фактическим (ожидаемым) выходным сигналом, сохраненным в нем, и сохраняет утвержденный выходной сигнал.