Was ist Embedded System Design: Schritte im Designprozess

Ein eingebettetes System ist eine Steuerung, die viele andere elektronische Geräte steuert. Es ist eine Kombination aus eingebetteter Hardware und Software. Es gibt zwei Arten von eingebetteten Systemen Mikroprozessoren und Mikrocontroller . Der Mikroprozessor basiert auf dem von Neumann-Modell / der Architektur von Neumann (wobei sich Programm + Daten am selben Speicherort befinden). Er ist ein wichtiger Teil des Computersystems, an das externe Prozessoren und Peripheriegeräte angeschlossen sind. Es nimmt mehr Fläche ein und hat mehr Stromverbrauch. Die Anwendung des Mikroprozessors sind PCs. Dieser Artikel beschreibt Schritte beim Entwurf eingebetteter Systeme.

Was ist ein Embedded System Design?

Definition: Ein System, bei dem Hardware und Software für eine bestimmte Funktion mit einem größeren Bereich zusammen eingebettet werden, ist das Design eingebetteter Systeme. Beim Entwurf eingebetteter Systeme spielt ein Mikrocontroller eine wichtige Rolle. Der Mikrocontroller basiert auf der Harvard-Architektur und ist eine wichtige Komponente eines eingebetteten Systems. Externer Prozessor, interner Speicher und E / A-Komponenten sind mit dem Mikrocontroller verbunden. Es nimmt weniger Fläche ein, weniger Stromverbrauch. Die Anwendung von Mikrocontrollern ist MP3, Waschmaschinen.

Eingebettetes Design

Arten von eingebetteten Systemen

• Eigenständige Eingebettetes System
• Eingebettetes Echtzeitsystem
• Vernetzte Geräte
• Mobile Geräte

Elemente eingebetteter Systeme

• Prozessor
• Mikroprozessor
• Mikrocontroller
• Digitaler Signalprozessor.

Schritte im Entwurfsprozess für eingebettete Systeme

Die verschiedenen Schritte in derFlussdiagramm für das Design eingebetteter Systemedas Folgende einschließen.

Eingebettetes Design - Prozessschritte

Abstraktion

In dieser Phase wird das systembezogene Problem abstrahiert.

Hardware - Softwarearchitektur

Die richtigen Kenntnisse über Hardware und Software müssen bekannt sein, bevor mit dem Entwurfsprozess begonnen wird.

Zusätzliche funktionale Eigenschaften

Zu implementierende Zusatzfunktionen sind aus dem Hauptentwurf vollständig zu verstehen.

Systembezogene Designfamilie

Beim Entwerfen eines Systems sollte auf eine frühere systembezogene Entwurfsfamilie verwiesen werden.

Modulares Design

Es müssen separate Moduldesigns erstellt werden, damit sie bei Bedarf später verwendet werden können.

Kartierung

Basierend auf Software wird Mapping durchgeführt. Beispielsweise werden Datenfluss und Programmfluss in einem abgebildet.

User Interface Design

Beim Design der Benutzeroberfläche hängt dies von den Benutzeranforderungen, der Umgebungsanalyse und der Funktion des Systems ab. Wenn wir beispielsweise auf einem Mobiltelefon den Stromverbrauch von Mobiltelefonen reduzieren möchten, berücksichtigen wir andere Parameter, damit der Stromverbrauch reduziert werden kann.

Raffinesse

Jede Komponente und jedes Modul muss entsprechend verfeinert werden, damit das Softwareteam sie verstehen kann.

Die Architekturbeschreibungssprache wird verwendet, um das Software-Design zu beschreiben.

• Steuerhierarchie
• Aufteilung der Struktur
• Datenstruktur und Hierarchie
• Software-Prozedur.

Aktivitäten des Softwareentwicklungsprozesses für das Design eingebetteter Systeme

Es sind verschiedene Entwurfsmetriken erforderlich, um ein System so zu gestalten, dass es ordnungsgemäß funktioniert

Aktivitäten des eingebetteten Softwareentwicklungsprozesses

Zu den Aktivitäten des eingebetteten Softwareentwicklungsprozesses gehören hauptsächlich die folgenden.

Spezifikationen

Es sind die richtigen Spezifikationen zu erstellen, damit der Kunde, der das Produkt verwendet, die Produktspezifikation durchgehen und sie ohne Verwirrung verwenden kann. Designer konzentrieren sich hauptsächlich auf Spezifikationen wie Hardware, Designbeschränkungen, Lebenszyklusdauer und resultierendes Systemverhalten.

Die Architektur

Hardware- und Softwarearchitekturschichten werden angegeben.

Komponenten

In dieser Ebene erfolgt das Komponentendesign. Komponenten wie Einzelprozessprozessor, Speicher-RAM / ROM, Peripheriegeräte, Busse usw.

System Integration

In dieser Schicht werden alle Komponenten in das System integriert und getestet, ob es den Erwartungen der Designer entspricht.

Herausforderungen beim Entwurf eingebetteter Systeme

Beim Entwerfen eines eingebetteten Systems stehen Designer vor vielen Herausforderungen wie den folgenden:

• Anpassungsfähigkeit der Umwelt
• Energieverbrauch
• Fläche besetzt
• Verpackung und Integration
• Aktualisierung in Hardware und Software
• Sicherheit
• Es gibt verschiedene Herausforderungen, denen sich die Designer beim Testen des Designs wie eingebetteter Hardware stellen müssen testen , Überprüfungsphase, Wartbarkeit der Validierung.

Beispiele für das Design eingebetteter Systeme

• Automatischer Schokoladenautomat (ACVM)
• Digitalkamera
• Chipkarte
• Mobiltelefon
• Mobiler Computer usw.

Automatischer Schokoladenautomat (ACVM)

Die Designfunktion von ACVM besteht darin, dem Kind Schokolade zu liefern, wenn das Kind eine Münze in ACVM einwirft.

Entwurfsschritte

Die Entwurfsschritte umfassen hauptsächlich Folgendes.

1. Bedarf
2. Spezifikationen
3. Hardware und Software funktionieren.

Bedarf

Wenn ein Kind eine Münze in den Automaten einwirft und die bestimmte Schokolade auswählt, die es kaufen möchte.

Eingänge

• Münzen, Benutzerauswahl.
• An jedem Port wird ein Interrupt generiert, wenn eine Münze eingelegt wird.
• An jeden Port wird eine separate Benachrichtigung gesendet.

Ausgänge

• Schokolade
• Rückerstattung
• Auf dem LCD wird eine Nachricht wie Datum, Uhrzeit und Begrüßungsnachricht angezeigt.

Systemfunktion

• Über eine grafische Benutzeroberfläche befiehlt das Kind dem System, welche Schokolade das Kind kaufen möchte.
• Wo die grafische Benutzeroberfläche ein LCD, eine Tastatur und einen Touchscreen hat.
• Die Maschine liefert die Schokolade, wenn das Kind die Münze einwirft, wenn die eingelegten Münzen die tatsächlichen Kosten der ausgewählten Schokolade übersteigen. Die ACVM-Maschine erstattet das Geld zurück.
• Mithilfe eines universellen Synchronbusses kann der Eigentümer des ACVM den Standort des Clients verfolgen.

Entwurfsmetriken

Energieverschwendung

Das Design sollte gemäß Displaygröße und mechanischen Komponenten erfolgen.

Prozessschluss

Der Timmer muss so eingestellt sein, dass die ACVM jedes Mal, wenn das Kind die Münze einwirft, innerhalb weniger Sekunden auf die Lieferung der Pralinen und die Rückerstattung bei Überschuss reagiert.
Wenn die Antwortzeit beispielsweise 10 Sekunden beträgt, sollte der ACVM die Schokolade liefern und das Geld zurückerstatten, wenn der Überschuss innerhalb von 10 Sekunden liegt, sobald das Kind die Münze einlegt und eine Anfrage für Schokolade stellt.

Spezifikationen

Aus dem unten stehenden ACVM-System, wenn das Kind die Münze einwirft. Die Münzen werden nach den dargestellten Ports Port1, Port2, Port5 getrennt. Beim Empfang der Münze wird vom Port ein Interrupt erzeugt, der zum Ablesen des Betrags und Erhöhen des Betrags gesendet wird.

Automatik - Schokoladenautomat

Ein hier vorhandenes LCD zeigt die Meldungen wie Kosten, Zeit, Willkommen usw. an. Es besteht eine Hafenlieferung, in der die Pralinen abgeholt werden.

Hardware

Die ACVM-Hardwarearchitektur weist die folgenden Hardwarespezifikationen auf

• Mikrocontroller 8051
• 64 KB RAM und 8 MB ROM
• 64 KB Flash-Speicher
• Tastenfeld
• Mechanischer Münzsortierer
• Schokoladenkanal
• Münzkanal
• USB-Funkmodem
• Stromversorgung

Software von ACVM

Viele Programme müssen so geschrieben werden, dass sie bei Bedarf im RAM / ROM neu programmiert werden können.

Hardware-Architektur-Block-Diagramm-von-aktiv

• Erhöhung des Schokoladenpreises
• Aktualisieren von Nachrichten, die auf dem LCD angezeigt werden sollen
• Änderung der Merkmale der Maschine.

Ein eingebettetes System ist eine Kombination aus Hardware und Software, um eine bestimmte Funktion auszuführen. Es gibt zwei Arten von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern. Beim Entwurf eines eingebetteten Systems müssen bestimmte Entwurfsbeschränkungen und -spezifikationen berücksichtigt werden, damit der Entwickler die Kundenerwartungen erfüllen und pünktlich liefern kann. Eine Anwendung des Embedded-Systems Design ACVM in diesem Inhalt erklärt. Hier ist eine Frage, was die Ursache für Umwelteinschränkungen beim Entwurf eines eingebetteten Systems ist.