Wat is ingebed systeemontwerp:stappen in het ontwerpproces

Een Embedded-systeem is een controller die veel andere elektronische apparaten bestuurt. Het is een combinatie van embedded hardware en software. Er zijn twee soorten embedded systemen, microprocessors en microcontrollers. 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 embedded systeemontwerp.

Wat is een Embedded System Design?

Definitie: Een systeem dat is ontworpen met de inbedding van hardware en software samen voor een specifieke functie met een groter gebied, is embedded systeemontwerp. Bij het ontwerpen van embedded systemen speelt een microcontroller een cruciale rol. Microcontroller is gebaseerd op Harvard-architectuur, 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.

Soorten ingebedde systemen

• Stand-alone ingebed systeem
• Real-time ingebed systeem
• Genetwerkte apparaten
• Mobiele apparaten

Elementen van ingebedde systemen

• Processor
• Microprocessor
• Microcontroller
• Digitale signaalprocessor.

Stappen in het Embedded System Design-proces

De verschillende stappen in het stroom-/stroomschema van het embedded systeemontwerp omvatten de volgende.

Abstractie

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

Hardware – Software-architectuur

De juiste kennis van hardware en software moet bekend zijn voordat een ontwerpproces wordt gestart.

Extra functionele eigenschappen

Extra functies die moeten worden geïmplementeerd, moeten volledig worden begrepen vanuit het hoofdontwerp.

Systeemgerelateerde ontwerpfamilie

Bij het ontwerpen van een systeem moet men verwijzen naar een eerdere systeemgerelateerde familie van ontwerpen.

Modulair ontwerp

Er moeten aparte module-ontwerpen worden gemaakt, zodat ze later kunnen worden gebruikt wanneer dat nodig is.

In kaart brengen

Op basis van software wordt mapping gedaan. Gegevensstroom en programmastroom worden bijvoorbeeld in één kaart gebracht.

Ontwerp gebruikersinterface

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.

Architecturale beschrijvingstaal wordt gebruikt om het softwareontwerp te beschrijven.

• Controlehiërarchie
• Verdeling van structuur
• Gegevensstructuur en hiërarchie
• Softwareprocedure.

Activiteiten voor het ontwikkelingsproces van software voor ingebed systeemontwerp

Er zijn verschillende ontwerpstatistieken vereist om een ​​systeem zo te ontwerpen dat het goed werkt, dat zijn ze

Activiteiten voor ingesloten softwareontwikkelingsprocessen

Activiteiten voor het ontwikkelingsproces van ingebedde software omvatten voornamelijk het volgende.

 Specificaties

Er moeten juiste specificaties 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 vooral op specificaties zoals hardware, ontwerpbeperkingen, levenscyclusperiode, resulterend systeemgedrag.

Architectuur

Hardware- en software-architectuurlagen zijn gespecificeerd.

Componenten

In deze laag wordt het ontwerp van de componenten gedaan. Componenten zoals processor met één proces, 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, verwachtingen.

Uitdagingen in Embedded System Design

Tijdens het ontwerpen van een embedded systeem worden ontwerpers geconfronteerd met tal van uitdagingen, zoals:

• Aanpasbaarheid aan de omgeving
• Energieverbruik
• Bezet gebied
• Verpakking en integratie
• Bijwerken in hardware en software
• Beveiliging
• Er zijn verschillende uitdagingen waarmee ontwerpers worden geconfronteerd tijdens het testen van het ontwerp, zoals het testen van ingesloten hardware, verificatiefase, onderhoudbaarheid van validatie.

Voorbeelden van ingebed systeemontwerp

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

Automatic Chocolate Vending Machine (ACVM)

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

Ontwerpstappen

De ontwerpstappen omvatten voornamelijk het volgende.

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

Vereisten

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

Ingangen

• Munten, gebruikersselectie.
• Er wordt bij elke poort een interrupt gegenereerd wanneer er een munt wordt ingevoerd.
• Er wordt een aparte melding naar elke poort gestuurd.

Uitgangen

• Chocolade
• Terugbetaling
• Er wordt een bericht weergegeven op het LCD-scherm, zoals datum, tijd, welkomstbericht.

 Systeemfunctie

• Met behulp van een grafische gebruikersinterface geeft het kind aan het systeem de opdracht welke chocolade het kind wil kopen.
• Waar de grafische gebruikersinterface een LCD, toetsenbord en aanraakscherm heeft.
• De machine levert de chocolade wanneer het kind de munt inwerpt als de ingebrachte munten hoger zijn dan de werkelijke kosten van geselecteerde chocolade. De ACVM-machine betaalt het geld terug.
• Met behulp van een universele synchrone bus kan de eigenaar van de ACVM de locatie van de klant bijhouden.

Ontwerpstatistieken

Stroomdissipatie

Het ontwerp moet worden gemaakt volgens de schermgrootte en mechanische componenten.

Verwerkingsdeadline

Timmer moet worden ingesteld, zodat wanneer het kind de munt inwerpt, de ACVM binnen enkele seconden moet reageren om de chocolaatjes te bezorgen en terug te betalen als het teveel is.
Als de responstijd bijvoorbeeld 10 seconden is, moet de ACVM de chocolade afgeven en het teveel betaalde bedrag binnen 10 seconden terugbetalen zodra het kind de munt heeft ingevoerd en een verzoek om chocolade plaatst.

Specificaties

Van het onderstaande ACVM-systeem, wanneer het kind de munt inwerpt. 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.

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

Hardware

ACVM-hardwarearchitectuur heeft de volgende hardwarespecificaties

• Microcontroller 8051
• 64 KB RAM en 8 MB ROM
• 64 KB Flash-geheugen
• Toetsenblok
• Mechanische muntensorteerder
• Chocoladekanaal
• Muntkanaal
• Draadloze USB-modem
• Voeding

 Software van ACVM

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

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

Een embedded 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 embedded 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 systeemontwerp ACVM uitgelegd in deze inhoud. Hier is een vraag:wat is de oorzaak van omgevingsbeperkingen bij het ontwerpen van een ingebed systeem?