Gömülü Sistemler - Genel Bakış
Sistem
Bir sistem, tüm birimlerinin bir dizi kurala göre birlikte çalıştığı bir düzenlemedir. Sabit bir plana göre bir veya daha fazla görevi çalışma, organize etme veya yapma şekli olarak da tanımlanabilir. Örneğin bir saat, bir zaman görüntüleme sistemidir. Bileşenleri zamanı göstermek için bir dizi kurala uyar. Parçalarından biri arızalanırsa saat çalışmayı durdurur. Yani bir sistemde tüm alt bileşenlerinin birbirine bağlı olduğunu söyleyebiliriz.
Yerleşik sistem
Adından da anlaşılacağı gibi Gömülü, başka bir şeye bağlı bir şey anlamına gelir. Gömülü bir sistem, içinde yazılımın bulunduğu bir bilgisayar donanım sistemi olarak düşünülebilir. Gömülü bir sistem bağımsız bir sistem olabilir veya büyük bir sistemin parçası olabilir. Gömülü sistem, belirli bir görevi yerine getirmek için tasarlanmış mikro denetleyici veya mikroişlemci tabanlı bir sistemdir. Örneğin, bir yangın alarmı gömülü bir sistemdir; sadece dumanı algılar.
Gömülü bir sistemin üç bileşeni vardır -
Donanımı var.
Uygulama yazılımına sahiptir.
Uygulama yazılımını denetleyen ve işlemcinin gecikmeleri kontrol etmek için bir plan izleyerek zamanlamaya göre bir işlemi çalıştırmasına izin veren mekanizma sağlayan Gerçek Zamanlı İşletim sistemine (RTOS) sahiptir. RTOS, sistemin çalışma şeklini tanımlar. Uygulama programının yürütülmesi sırasında kuralları belirler. Küçük ölçekli bir gömülü sistemde RTOS olmayabilir.
Böylece gömülü bir sistemi Mikroişlemci tabanlı, yazılımla çalışan, güvenilir, gerçek zamanlı kontrol sistemi olarak tanımlayabiliriz.
Gömülü Sistemin Özellikleri
Single-functioned- Gömülü bir sistem genellikle özel bir işlem gerçekleştirir ve aynı işlemi tekrar tekrar yapar. Örneğin: Bir çağrı cihazı her zaman bir çağrı cihazı işlevi görür.
Tightly constrained- Tüm bilgi işlem sistemlerinin tasarım ölçütleri üzerinde kısıtlamaları vardır, ancak gömülü bir sistemdekiler özellikle sıkı olabilir. Tasarım ölçümleri, bir uygulamanın maliyeti, boyutu, gücü ve performansı gibi özelliklerinin bir ölçüsüdür. Tek bir çipe sığacak boyutta olmalı, verileri gerçek zamanlı olarak işleyecek kadar hızlı çalışmalı ve pil ömrünü uzatmak için minimum güç tüketmelidir.
Reactive and Real time- Birçok gömülü sistem, sistem ortamındaki değişikliklere sürekli olarak tepki vermeli ve belirli sonuçları gerçek zamanlı olarak herhangi bir gecikme olmaksızın hesaplamalıdır. Bir araba seyir kontrolörü örneğini düşünün; sürekli olarak hız ve fren sensörlerini izler ve bunlara tepki verir. Sınırlı bir süre içinde tekrar tekrar hızlanma veya hız azaltma hesaplaması gerekir; gecikmiş bir hesaplama, aracın kontrolünün başarısız olmasına neden olabilir.
Microprocessors based - Mikroişlemci veya mikrodenetleyici tabanlı olmalıdır.
Memory- Yazılımı genellikle ROM'a gömüldüğünden, bir belleğe sahip olmalıdır. Bilgisayarda herhangi bir ikincil belleğe ihtiyaç duymaz.
Connected - Giriş ve çıkış cihazlarını bağlamak için bağlı çevre birimlerine sahip olması gerekir.
HW-SW systems- Yazılım, daha fazla özellik ve esneklik için kullanılır. Donanım, performans ve güvenlik için kullanılır.
Avantajlar
- Kolayca Özelleştirilebilir
- Düşük güç tüketimi
- Düşük maliyetli
- Geliştirilmiş performans
Dezavantajları
- Yüksek geliştirme çabası
- Pazara daha uzun süre
Gömülü Sistemin Temel Yapısı
Aşağıdaki çizim, yerleşik bir sistemin temel yapısını göstermektedir -
Sensor- Fiziksel miktarı ölçer ve bir gözlemci tarafından veya A2D dönüştürücü gibi herhangi bir elektronik alet tarafından okunabilen bir elektrik sinyaline dönüştürür. Bir sensör, ölçülen miktarı belleğe kaydeder.
A-D Converter - Analogdan dijitale dönüştürücü, sensör tarafından gönderilen analog sinyali dijital sinyale dönüştürür.
Processor & ASICs - İşlemciler, çıktıyı ölçmek ve belleğe depolamak için verileri işler.
D-A Converter - Dijitalden analoğa dönüştürücü, işlemci tarafından beslenen dijital verileri analog verilere dönüştürür
Actuator - Bir aktüatör, DA Dönüştürücü tarafından verilen çıktıyı, içinde depolanan gerçek (beklenen) çıktıyla karşılaştırır ve onaylanan çıktıyı depolar.