Что такое проектирование встроенных систем: этапы процесса проектирования

Встроенная система - это контроллер, который управляет многими другими электронными устройствами. Это комбинация встроенного оборудования и программного обеспечения. Есть два типа встраиваемых систем микропроцессоры и микроконтроллер . Микропроцессор основан на модели / архитектуре фон Неймана (где программа + данные находятся в одном и том же месте памяти), это важная часть компьютерной системы, где к нему подключены внешние процессоры и периферийные устройства. Он занимает большую площадь и потребляет больше энергии. Применение микропроцессора - персональные компьютеры. В этой статье обсуждаются этапы проектирования встроенной системы.

Что такое дизайн встроенной системы?

Определение: Система, разработанная с объединением аппаратного и программного обеспечения для определенной функции с большей площадью, является встроенной системой. При проектировании встроенных систем микроконтроллер играет жизненно важную роль. Микроконтроллер основан на архитектуре Гарварда, это важный компонент встраиваемой системы. Внешний процессор, внутренняя память и компоненты ввода-вывода связаны с микроконтроллером. Занимает меньше площади, меньше потребляет электроэнергию. Применение микроконтроллеров - MP3, стиральные машины.

Встроенный дизайн

Типы встроенных систем

• Автономный Встроенная система
• Встроенная система реального времени
• Сетевые устройства
• Мобильные устройства

Элементы встроенных систем

• Процессор
• Микропроцессор
• Микроконтроллер
• Цифровой сигнальный процессор.

Этапы процесса проектирования встроенной системы

Различные шаги вблок-схема проектирования встроенной системывключая следующее.

Встроенный дизайн - процесс - шаги

Абстракция

На этом этапе абстрагируется проблема, связанная с системой.

Аппаратное обеспечение - Архитектура программного обеспечения

Надлежащие знания аппаратного и программного обеспечения должны быть известны перед началом любого процесса проектирования.

Дополнительные функциональные свойства

Дополнительные функции, которые будут реализованы, следует полностью понять из основного дизайна.

Системное семейство дизайна

При проектировании системы следует обращаться к предыдущему семейству проектов, связанных с системой.

Модульная конструкция

Необходимо разработать отдельные модули, чтобы их можно было использовать позже, когда это потребуется.

Картография

На основе программного обеспечения сделано отображение. Например, поток данных и поток программы отображаются в одно целое.

Дизайн пользовательского интерфейса

В дизайне пользовательского интерфейса это зависит от требований пользователя, анализа среды и функций системы. Например, на мобильном телефоне, если мы хотим снизить энергопотребление мобильных телефонов, мы позаботимся о других параметрах, чтобы можно было снизить энергопотребление.

Уточнение

Каждый компонент и модуль необходимо соответствующим образом доработать, чтобы команда разработчиков могла понять.

Язык архитектурного описания используется для описания дизайна программного обеспечения.

• Иерархия управления
• Разделение конструкции
• Структура данных и иерархия
• Программное обеспечение Процедура.

Процесс разработки программного обеспечения для проектирования встроенных систем

Существуют различные проектные метрики, необходимые для правильной работы любой системы.

Действия в процессе разработки встроенного программного обеспечения

Действия в процессе разработки встроенного программного обеспечения в основном включают следующее.

Характеристики

Должны быть составлены надлежащие спецификации, чтобы покупатель, использующий продукт, мог ознакомиться со спецификацией продукта и использовать его без каких-либо затруднений. Разработчики в основном сосредотачиваются на таких спецификациях, как оборудование, конструктивные ограничения, период жизненного цикла, результирующее поведение системы.

Архитектура

Определены уровни архитектуры аппаратного и программного обеспечения.

Составные части

На этом уровне выполняется проектирование компонентов. Компоненты, такие как однопроцессный процессор, память - RAM / ROM, периферийные устройства, шины ... и т. Д.

Системная интеграция

На этом уровне все компоненты интегрируются в систему и проверяются, соответствует ли она ожиданиям разработчиков.

Проблемы проектирования встроенных систем

При разработке любой встраиваемой системы дизайнеры сталкиваются с множеством проблем, таких как:

• Адаптивность к окружающей среде
• Потребляемая мощность
• Занятая площадь
• Упаковка и интеграция
• Обновление оборудования и программного обеспечения
• Безопасность
• При тестировании дизайна дизайнеры сталкиваются с различными проблемами, такими как встроенное оборудование. тестирование , Этап верификации, ремонтопригодность при валидации.

Примеры проектирования встроенных систем

• Автомат по продаже шоколада (ACVM)
• Цифровая камера
• Интеллектуальная карточка
• Мобильный телефон
• Мобильный компьютер .. и т. Д.

Автоматический торговый автомат для шоколада (ACVM)

Конструктивная функция ACVM состоит в том, чтобы давать ребенку шоколад всякий раз, когда ребенок вставляет монету в ACVM.

Шаги дизайна

Этапы проектирования в основном включают следующее.

1. Требования
2. Характеристики
3. Функционирование аппаратного и программного обеспечения.

Требования

Когда ребенок вставляет монету в автомат и выбирает шоколад, который он хочет купить.

Входы

• Монеты, выбор пользователя.
• Каждый раз, когда вставляется монета, на каждом порту генерируется прерывание.
• На каждый порт отправляется отдельное уведомление.

Выходы

• Шоколад
• Возврат
• На ЖК-дисплее отображается сообщение, такое как дата, время, приветственное сообщение.

Системная функция

• Используя графический интерфейс пользователя, ребенок указывает системе, какой шоколад он хочет купить.
• Где графический пользовательский интерфейс имеет ЖК-дисплей, клавиатуру, сенсорный экран.
• Машина подает шоколад, когда ребенок вставляет монету, если количество вставленных монет превышает фактическую стоимость выбранного шоколада. Автомат ACVM возвращает деньги обратно.
• Используя универсальную синхронную шину, владелец ACVM может отслеживать местоположение клиента.

Метрики дизайна

Рассеяние мощности

Дизайн должен быть выполнен в соответствии с размером дисплея и механическими компонентами.

Срок обработки

Таймер должен быть установлен таким образом, чтобы всякий раз, когда ребенок вставляет монету, ACVM должен отвечать в течение нескольких секунд, доставив шоколадные конфеты и вернув деньги в случае превышения.
Например, если время ответа составляет 10 секунд, ACVM должен доставить шоколад и вернуть деньги в случае превышения в течение 10 секунд, как только ребенок вставит монету и отправит запрос на шоколад.

Характеристики

Из приведенной ниже системы ACVM, когда ребенок вставляет монету. Монеты разделяются в соответствии с представленными портами: Port1, Port2, Port5. При получении монеты порт генерирует прерывание, это прерывание отправляется для чтения значения суммы и увеличения.

автомат - шоколад - торговый автомат

Присутствующий здесь ЖК-дисплей отображает такие сообщения, как стоимость, время, приветствие и т. Д. Есть портовая доставка, где собирают шоколад.

Аппаратное обеспечение

Аппаратная архитектура ACVM имеет следующие аппаратные характеристики

• Микроконтроллер 8051
• 64 КБ ОЗУ и 8 МБ ПЗУ
• 64 КБ флэш-памяти
• Клавиатура
• Механический сортировщик монет
• Шоколадный канал
• Монетный канал
• Беспроводной USB-модем
• Источник питания

Программное обеспечение ACVM

Многие программы должны быть написаны так, чтобы их можно было перепрограммировать при необходимости в RAM / ROM, например,

Аппаратная-архитектура-блок-схема-активна

• Повышение цены на шоколад
• Обновление сообщений для отображения на ЖК-дисплее
• Изменение характеристик машины.

Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения для выполнения определенной функции. Существует два типа микропроцессоров и микроконтроллеров. При проектировании встроенной системы необходимо учитывать определенные конструктивные ограничения и спецификации, чтобы разработчик мог удовлетворить ожидания клиентов и выполнить поставку вовремя. Приложение встроенной системы дизайн ACVM объясняется в этом содержании. Возникает вопрос, в чем причина ограничений среды при разработке встроенной системы?