Система — это система, в которой все ее узлы работают вместе в соответствии с набором правил. Он также может быть определен как способ работы, организации или выполнения одной или нескольких задач в соответствии с фиксированным планом. Например, часы — это система отображения времени. Его компоненты следуют ряду правил, чтобы показать 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 то, что связано с другой вещью. Под встроенной системой можно понимать компьютерную аппаратную систему, в которую встроено программное обеспечение. Встроенная система может быть независимой системой или частью большой системы. Встроенная система — это система на основе микроконтроллера или микропроцессора, предназначенная для выполнения конкретной задачи. Например, пожарная сигнализация является встроенной системой; это будет чувствовать только дым.
Встроенная система состоит из трех компонентов:
-
У этого есть оборудование.
-
У этого есть прикладное программное обеспечение.
-
Он имеет операционную систему реального времени (RTOS), которая контролирует прикладное программное обеспечение и предоставляет механизм, позволяющий процессору запускать процесс согласно расписанию, следуя плану управления задержками. ОСРВ определяет способ работы системы. Он устанавливает правила при выполнении прикладной программы. Небольшая встроенная система может не иметь ОСРВ.
У этого есть оборудование.
У этого есть прикладное программное обеспечение.
Он имеет операционную систему реального времени (RTOS), которая контролирует прикладное программное обеспечение и предоставляет механизм, позволяющий процессору запускать процесс согласно расписанию, следуя плану управления задержками. ОСРВ определяет способ работы системы. Он устанавливает правила при выполнении прикладной программы. Небольшая встроенная система может не иметь ОСРВ.
Таким образом, мы можем определить встроенную систему как основанную на микроконтроллере программную надежную систему управления в режиме реального времени.
Характеристики встроенной системы
-
Однофункциональный — встроенная система обычно выполняет специализированную операцию и делает то же самое многократно. Например: пейджер всегда функционирует как пейджер.
-
Тесно ограничен — все вычислительные системы имеют ограничения по метрикам проектирования, но те, что во встроенной системе, могут быть особенно жесткими. Метрики проектирования — это мера возможностей реализации, таких как стоимость, размер, мощность и производительность. Он должен иметь размер, подходящий для одного чипа, должен работать достаточно быстро, чтобы обрабатывать данные в режиме реального времени и потреблять минимум энергии для продления срока службы батареи.
-
Реактивный и в реальном времени. 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 контролирует и реагирует на датчики скорости и тормоза. Он должен вычислять ускорение или замедление многократно в течение ограниченного времени; задержка вычислений может привести к невозможности управления автомобилем.
-
На основе микропроцессоров — это должен быть микропроцессор или микроконтроллер.
-
Память. Она должна иметь память, поскольку ее программное обеспечение обычно вставляется в ПЗУ. Для этого не нужно никаких дополнительных воспоминаний в компьютере.
-
Подключено — Для подключения устройств ввода и вывода необходимо подключить периферийные устройства.
-
HW-SW системы — Программное обеспечение используется для большего количества функций и гибкости. Оборудование используется для производительности и безопасности.
Однофункциональный — встроенная система обычно выполняет специализированную операцию и делает то же самое многократно. Например: пейджер всегда функционирует как пейджер.
Тесно ограничен — все вычислительные системы имеют ограничения по метрикам проектирования, но те, что во встроенной системе, могут быть особенно жесткими. Метрики проектирования — это мера возможностей реализации, таких как стоимость, размер, мощность и производительность. Он должен иметь размер, подходящий для одного чипа, должен работать достаточно быстро, чтобы обрабатывать данные в режиме реального времени и потреблять минимум энергии для продления срока службы батареи.
Реактивный и в реальном времени. 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 контролирует и реагирует на датчики скорости и тормоза. Он должен вычислять ускорение или замедление многократно в течение ограниченного времени; задержка вычислений может привести к невозможности управления автомобилем.
На основе микропроцессоров — это должен быть микропроцессор или микроконтроллер.
Память. Она должна иметь память, поскольку ее программное обеспечение обычно вставляется в ПЗУ. Для этого не нужно никаких дополнительных воспоминаний в компьютере.
Подключено — Для подключения устройств ввода и вывода необходимо подключить периферийные устройства.
HW-SW системы — Программное обеспечение используется для большего количества функций и гибкости. Оборудование используется для производительности и безопасности.
преимущества
- Легко настраиваемый
- Низкое энергопотребление
- Бюджетный
- Улучшенная производительность
Недостатки
- Высокие усилия по развитию
- Больше времени на рынок
Основная структура встроенной системы
На следующем рисунке показана основная структура встроенной системы —
Датчик — Он измеряет физическую величину и преобразует ее в электрический сигнал, который может быть прочитан наблюдателем или любым электронным инструментом, таким как преобразователь A2D. Датчик сохраняет измеренную величину в памяти.
AD Converter — аналого-цифровой преобразователь, преобразующий аналоговый сигнал, передаваемый датчиком, в цифровой сигнал.
Процессор и ASIC — процессоры обрабатывают данные, чтобы измерить вывод и сохранить их в памяти.
DA Converter — Цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровые данные, передаваемые процессором, в аналоговые данные.
Привод — привод сравнивает выходной сигнал, предоставляемый преобразователем DA, с фактическим (ожидаемым) выходным сигналом, хранящимся в нем, и сохраняет утвержденный выходной сигнал.