Что такое дизайн встроенной системы:этапы процесса проектирования

Встроенная система - это контроллер, который управляет многими другими электронными устройствами. Это комбинация встроенного оборудования и программного обеспечения. Встраиваемые системы бывают двух типов:микропроцессоры и микроконтроллеры. Микропроцессор основан на модели / архитектуре фон Неймана (где программа + данные находятся в одной и той же области памяти), это важная часть компьютерной системы, в которой 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 вместе для конкретной функции с большей площадью, является встроенным системным дизайном. 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.

Типы встроенных систем

• Автономная 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 в блок-схеме / блок-схеме проектирования встроенной системы включают следующее.

Абстракция

На этом этапе проблема, связанная с системой, абстрагируется.

Аппаратное обеспечение - Архитектура программного обеспечения

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

Дополнительные функциональные свойства

Дополнительные функции, которые будут реализованы, должны быть полностью поняты из основного дизайна.

Семейство дизайна, связанное с системой

При разработке системы следует ссылаться на предыдущее семейство проектов, связанных с системой.

Модульный дизайн

Необходимо разработать отдельные модули, чтобы их можно было использовать позже при необходимости.

Отображение

На основе сопоставления программного обеспечения сделано. 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 описания архитектуры используется для описания проекта программного обеспечения.

• Иерархия управления
• Разделение структуры
• Структура и иерархия данных
• Программная процедура.

Действия в процессе разработки программного обеспечения для проектирования встроенных систем

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

Расчетные показатели / расчетные параметры встроенной системы	Функция
Рассеивание мощности	Всегда поддерживается на низком уровне
Производительность	Должно быть высоким
Сроки обработки	Процесс / задача должны быть выполнены в течение указанного времени.
Стоимость производства	Следует сохранить.
Инженерные затраты	Это стоимость редактирования-тестирования-отладки оборудования и программного обеспечения.
Размер	Размер определяется исходя из объема оперативной памяти / ПЗУ / флэш-памяти / физической памяти.
Прототип	Это общее время, затраченное на разработку системы и ее тестирование.
Безопасность	К системной безопасности следует относиться, например к блокировке телефона, к безопасности пользователя, например к мерам безопасности при поломке двигателя
Техническое обслуживание	Необходимо проводить надлежащее обслуживание системы, чтобы избежать сбоя системы.
Время выхода на рынок	Это время, необходимое для вывода разработанного продукта / системы на рынок.

Действия в процессе разработки встроенного программного обеспечения

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

Технические характеристики

Необходимо составить 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 и результирующее поведение системы.

Архитектура

Указаны уровни архитектуры аппаратного и программного обеспечения.

Компоненты

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

Системная интеграция

На этом уровне все компоненты интегрированы в систему и проверены на соответствие ожиданиям дизайнеров.

Проблемы проектирования встроенных систем

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

• Адаптивность к среде
• Энергопотребление
• Занятая площадь
• Упаковка и интеграция
• Обновление оборудования и программного обеспечения
• Безопасность
• При тестировании проекта дизайнеры сталкиваются с различными проблемами, такими как тестирование встроенного оборудования, этап проверки, возможность обслуживания при проверке.

Примеры проектирования встроенных систем

• Автомат по продаже шоколада (ACVM)
• Цифровая камера
• Смарт-карта
• Мобильный телефон
• Мобильный компьютер и т. д.

Автомат по продаже шоколада (ACVM)

Конструктивная функция ACVM - предоставлять шоколад ребенку всякий раз, когда ребенок вставляет монету в ACVM.

Этапы разработки

Этапы проектирования в основном включают следующее.

1. Требования
2. Технические характеристики
3. Функционирование оборудования и программного обеспечения.

Требования

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

Входные данные

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

Вывод

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

Системная функция

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

Показатели дизайна

Рассеивание мощности

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

Срок обработки

Таймер должен быть настроен таким образом, чтобы каждый раз, когда ребенок вставляет монету, ACVM должен отвечать в течение нескольких секунд, доставляя шоколад и возвращая в случае излишка.
Например, если время ответа составляет 10 секунд, ACVM должен доставить шоколад и верните деньги в случае превышения в течение 10 секунд, как только ребенок вставит монету и сделает запрос на шоколад.

Технические 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 на чтение значения суммы и увеличение.

На ЖК-дисплее здесь отображаются такие сообщения, как стоимость, время, приветствие и т. д. Есть портовая доставка там, где собирают шоколад.

Аппаратное обеспечение

Аппаратная архитектура ACVM имеет следующие аппаратные характеристики

• Микроконтроллер 8051
• 64 КБ ОЗУ и 8 МБ ПЗУ
• Флэш-память 64 КБ
• 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,

• 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. Есть 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 дизайна встроенной системы ACVM объясняется в этом содержании. Возникает вопрос, в чем причина ограничений среды при разработке встраиваемой системы?