Wat is Embedded System Design: stappen in het ontwerpproces

Een embedded systeem is een controller die vele andere elektronische apparaten aanstuurt. Het is een combinatie van embedded hardware en software. Er zijn twee soorten embedded systemen microprocessoren en microcontroller ​De microprocessor is gebaseerd op het von Neumann-model / -architectuur (waar programma + gegevens zich op dezelfde geheugenlocatie bevinden), het is een belangrijk onderdeel van het computersysteem, waar externe processors en randapparatuur op zijn aangesloten. Het neemt meer ruimte in beslag en heeft meer stroomverbruik. De toepassing van de microprocessor is personal computers. In dit artikel worden stappen besproken die te maken hebben met het ontwerpen van embedded systemen.

Wat is een ingebed systeemontwerp?

Definitie: Een systeem dat is ontworpen met het inbedden van hardware en software samen voor een specifieke functie met een groter gebied, is embedded systeemontwerp. Bij embedded systeemontwerp speelt een microcontroller een cruciale rol. Microcontroller is gebaseerd op de architectuur van Harvard, het is een belangrijk onderdeel van een embedded systeem. Externe processor, intern geheugen en i / o-componenten zijn gekoppeld aan de microcontroller. Het neemt minder ruimte in beslag, minder stroomverbruik. De toepassing van microcontrollers is MP3, wasmachines.

Ingebed ontwerp

Soorten embedded systemen

• Stand-alone Ingebouwd systeem
• Real-time ingebed systeem
• Netwerkapparatuur
• Mobiele toestellen

Elementen van ingebedde systemen

• Bewerker
• Microprocessor
• Microcontroller
• Digitale signaalprocessor.

Stappen in het Embedded System Design Process

De verschillende stappen in hetingebed systeemontwerp stroom- / stroomdiagramomvatten de volgende.

Embedded design - proces - stappen

Abstractie

In deze fase wordt het probleem met betrekking tot het systeem geabstraheerd.

Hardware - Software-architectuur

De juiste kennis van hardware en software om bekend te zijn voordat met een ontwerpproces wordt begonnen.

Extra functionele eigenschappen

Extra te implementeren functies dienen volledig vanuit het hoofdontwerp te worden begrepen.

Systeemgerelateerde ontwerpfamilie

Bij het ontwerpen van een systeem moet worden verwezen naar een eerdere systeemgerelateerde ontwerpfamilie.

Modulair ontwerp

Er moeten aparte moduleontwerpen worden gemaakt, zodat ze later indien nodig kunnen worden gebruikt.

In kaart brengen

Op basis van software wordt in kaart gebracht. Datastroom en programmastroom worden bijvoorbeeld in één kaart gebracht.

Gebruikersinterfaceontwerp

Bij het ontwerp van de gebruikersinterface hangt het af van gebruikersvereisten, omgevingsanalyse en functie van het systeem. Als we bijvoorbeeld op een mobiele telefoon het stroomverbruik van mobiele telefoons willen verminderen, zorgen we voor andere parameters, zodat het stroomverbruik kan worden verminderd.

Verfijning

Elk onderdeel en elke module moet op de juiste manier worden verfijnd, zodat het softwareteam het kan begrijpen.

Architectonische beschrijvingstaal wordt gebruikt om het softwareontwerp te beschrijven.

• Controle hiërarchie
• Verdeling van structuur
• Datastructuur en hiërarchie
• Software Procedure.

Embedded System Design Software Development Process-activiteiten

Er zijn verschillende ontwerpstatistieken vereist om elk systeem te ontwerpen om correct te functioneren, dat zijn ze

Activiteiten voor ingebedde softwareontwikkeling

De activiteiten van het proces voor ingebedde softwareontwikkeling omvatten voornamelijk de volgende.

Specificaties

De juiste specificaties moeten worden gemaakt zodat de klant die het product gebruikt, de specificatie van het product kan doornemen en het zonder enige verwarring kan gebruiken. Ontwerpers richten zich voornamelijk op specificaties zoals hardware, ontwerpbeperkingen, levenscyclusperiode, resulterend systeemgedrag.

Architectuur

Hardware- en softwarearchitectuurlagen zijn gespecificeerd.

Componenten

In deze laag wordt het ontwerpen van componenten gedaan. Componenten zoals een procesprocessor, geheugens - RAM / ROM, randapparatuur, bussen ... enz.

Systeemintegratie

In deze laag zijn alle componenten geïntegreerd in het systeem en getest of het voldoet aan de ontwerpers, de verwachtingen.

Uitdagingen bij ingebed systeemontwerp

Bij het ontwerpen van een embedded systeem staan ​​ontwerpers voor tal van uitdagingen, zoals de volgende:

• Milieuaanpassingsvermogen
• Energieverbruik
• Gebied bezet
• Verpakking en integratie
• Updaten in hardware en software
• Veiligheid
• Er zijn verschillende uitdagingen waarmee de ontwerpers worden geconfronteerd bij het testen van het ontwerp, zoals Embedded hardware testen , Verificatiefase, Validatie Onderhoudbaarheid.

Voorbeelden van embedded systeemontwerp

• Automatische chocoladeautomaat (ACVM)
• Digitale camera
• Smartcard
• Mobiele telefoon
• Mobiele computer..etc.

Automatische chocoladeautomaat (ACVM)

De ontwerpfunctie van ACVM is om het kind chocolade te geven wanneer het een munt in ACVM steekt.

Ontwerpstappen

De ontwerpstappen omvatten voornamelijk de volgende.

1. Voorwaarden
2. Specificaties
3. Hardware en software functioneren.

Voorwaarden

Wanneer een kind een munt in de machine steekt en de specifieke chocolade selecteert die hij wil kopen.

Ingangen

• Munten, gebruikersselectie.
• Elke poort wordt een interrupt gegenereerd wanneer een munt wordt ingebracht.
• Er wordt een aparte melding naar elke poort gestuurd.

Uitgangen

• Chocola
• Terugbetaling
• Een bericht wordt weergegeven op het LCD-scherm zoals datum, tijd, welkomstbericht.

Systeemfunctie

• Met behulp van een grafische gebruikersinterface geeft het kind het systeem de opdracht welke chocolade het kind wil kopen.
• Waar de grafische gebruikersinterface een LCD, toetsenbord, touchscreen heeft.
• De machine levert de chocolade wanneer het kind de munt erin steekt als er meer munten worden ingebracht dan de werkelijke kosten van de geselecteerde chocolade. De ACVM-automaat betaalt het geld terug.
• Met behulp van een universele synchrone bus kan de eigenaar van de ACVM de locatie van de klant bijhouden.

Ontwerpstatistieken

Vermogensverlies

Het ontwerp moet worden gemaakt op basis van de schermgrootte en mechanische componenten.

Deadline voor proces

De timmer moet zo zijn ingesteld dat de ACVM, telkens wanneer het kind de munt erin steekt, binnen enkele seconden moet reageren met het bezorgen van de chocolaatjes en het terugbetalen van het teveel.
Als de reactietijd bijvoorbeeld 10 seconden is, moet de ACVM de chocolade bezorgen en het geld binnen 10 seconden terugbetalen zodra het kind de munt erin steekt en een verzoek om chocolade plaatst.

Specificaties

Van het onderstaande ACVM-systeem, wanneer het kind de munt erin steekt. De munten worden gescheiden volgens de gepresenteerde poorten, Port1, Port2, Port5. Bij het ontvangen van een munt wordt een interrupt gegenereerd door de poort, deze interrupt wordt verzonden om de waarde van het bedrag te lezen en te verhogen.

automaat - chocolade - automaat - automaat

Een LCD-scherm dat hier aanwezig is, geeft de berichten weer zoals kosten, tijd, welkom .. enz. Er is een havenlevering waar de chocolaatjes worden opgehaald.

Hardware

De hardware-architectuur van ACVM heeft de volgende hardwarespecificaties

• Microcontroller 8051
• 64 KB RAM en 8 MB ROM
• 64 KB Flash-geheugen
• Toetsenbord
• Mechanische muntsorteerder
• Chocolade kanaal
• Muntkanaal
• USB draadloze modem
• Stroomvoorziening

Software van ACVM

Veel programma's moeten worden geschreven zodat ze indien nodig opnieuw kunnen worden geprogrammeerd in RAM / ROM zoals,

hardware-architectuur-blokschema-van-actief

• Verhoging van de chocoladeprijs
• Berichten bijwerken die op het LCD-scherm moeten worden weergegeven
• Verandering in kenmerken van de machine.

Een ingebed systeem is een combinatie van hardware + software om een ​​bepaalde functie uit te voeren. Er zijn twee soorten microprocessors en microcontrollers. Bij het ontwerpen van een ingebed systeem moet rekening worden gehouden met bepaalde ontwerpbeperkingen en specificaties, zodat de ontwikkelaar aan de verwachtingen van de klant kan voldoen en op tijd kan leveren. Een toepassing van Embedded-systeem ontwerp ACVM uitgelegd in deze inhoud. Hier is een vraag: wat is de oorzaak van milieubeperkingen bij het ontwerpen van een ingebed systeem?