Gömülü Sistem Tasarımı Nedir: Tasarım Sürecindeki Adımlar

Gömülü sistem, diğer birçok elektronik cihazı kontrol eden bir denetleyicidir. Gömülü donanım ve yazılımın bir kombinasyonudur. İki tür gömülü sistem vardır mikroişlemciler ve mikro denetleyici . Mikro işlemci, von Neumann modeline / mimarisine dayanır (program + verilerin aynı bellek konumunda bulunduğu yerde), harici işlemcilerin ve çevre birimlerinin ona arabirim oluşturduğu bilgisayar sisteminin önemli bir parçasıdır. Daha fazla alan kaplar ve daha fazla güç tüketir. Mikroişlemcinin uygulaması kişisel bilgisayarlardır. Bu makale, gömülü sistem tasarımıyla ilgili adımları anlatmaktadır.

Gömülü Sistem Tasarımı nedir?

Tanım: Daha geniş bir alana sahip belirli bir işlev için donanım ve yazılımın bir araya getirilmesiyle tasarlanmış bir sistem, gömülü sistem tasarımıdır. Gömülü sistem tasarımında bir mikro denetleyici hayati bir rol oynar. Mikro denetleyici, Harvard mimarisine dayanır, gömülü bir sistemin önemli bir bileşenidir. Harici işlemci, dahili bellek ve g / ç bileşenleri, mikro denetleyici ile arayüz oluşturulmuştur. Daha az alan kaplar, daha az güç tüketimi. Mikrodenetleyicilerin uygulaması MP3, çamaşır makineleridir.

Gömülü Tasarım

Gömülü Sistem Türleri

• Tek Başına Yerleşik sistem
• Gerçek Zamanlı Gömülü Sistem
• Ağa Bağlı Cihazlar
• Mobil cihazlar

Gömülü Sistemlerin Elemanları

• İşlemci
• Mikroişlemci
• Mikrodenetleyici
• Dijital sinyal işlemcisi.

Gömülü Sistem Tasarım Sürecindeki Adımlar

Farklı adımlargömülü sistem tasarımı akış / akış diyagramıaşağıdakileri dahil edin.

Gömülü tasarım - süreç - adımlar

Soyutlama

Bu aşamada sistemle ilgili problem soyutlanır.

Donanım - Yazılım Mimarisi

Herhangi bir tasarım sürecine başlamadan önce bilinmesi gereken doğru donanım ve yazılım bilgisi.

Ekstra Fonksiyonel Özellikler

Uygulanacak ekstra fonksiyonlar tamamen ana tasarımdan anlaşılmalıdır.

Sistemle İlgili Tasarım Ailesi

Bir sistem tasarlarken, önceki sistemle ilgili tasarım ailesine başvurulmalıdır.

Modüler tasarım

Daha sonra ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilmesi için ayrı modül tasarımları yapılmalıdır.

Haritalama

Yazılım haritalama esas alınarak yapılır. Örneğin, veri akışı ve program akışı bire eşlenir.

Kullanıcı arayüzü tasarımı

Kullanıcı arayüzü tasarımında, kullanıcı gereksinimlerine, çevre analizine ve sistemin işlevine bağlıdır. Örneğin, bir cep telefonunda, cep telefonlarının güç tüketimini azaltmak istiyorsak, diğer parametrelerle ilgileniriz, böylece güç tüketimi azaltılabilir.

Ayrıntılandırma

Yazılım ekibinin anlayabilmesi için her bileşen ve modül uygun şekilde düzeltilmelidir.

Yazılım tasarımını tanımlamak için mimari tanımlama dili kullanılır.

• Kontrol Hiyerarşisi
• Yapının bölünmesi
• Veri yapısı ve hiyerarşi
• Yazılım Prosedürü.

Gömülü Sistem Tasarımı Yazılım Geliştirme Süreci Faaliyetleri

Herhangi bir sistemi düzgün çalışması için tasarlamak için gereken çeşitli tasarım ölçütleri vardır, bunlar

Gömülü Yazılım Geliştirme Süreci Faaliyetleri

Gömülü yazılım geliştirme süreci faaliyetleri temel olarak aşağıdakileri içerir.

Teknik Özellikler

Ürünü kullanan müşterinin ürünün özelliklerinden geçip kafa karışıklığı yaşamadan kullanabilmesi için uygun spesifikasyonlar yapılmalıdır. Tasarımcılar esas olarak donanım, tasarım kısıtlamaları, yaşam döngüsü süresi, sonuçta ortaya çıkan sistem davranışı gibi özelliklere odaklanır.

Mimari

Donanım ve Yazılım mimarisi katmanları belirlenir.

Bileşenler

Bu katmanda bileşen tasarımı yapılır. Tek işlem işlemci, bellekler-RAM / ROM, çevresel aygıtlar, otobüsler ... vb. Gibi bileşenler.

Sistem entegrasyonu

Bu katmanda tüm bileşenler sisteme entegre edilerek tasarımcıların beklentilerini karşılayıp karşılamadığı test edilir.

Gömülü Sistem Tasarımındaki Zorluklar

Tasarımcılar herhangi bir gömülü sistemi tasarlarken aşağıdaki gibi birçok zorlukla karşı karşıya kalır:

• Çevreye uyum
• Güç tüketimi
• Alan işgal edildi
• Paketleme ve entegrasyon
• Donanım ve yazılımda güncelleme
• Güvenlik
• Tasarımcıların, Gömülü donanım gibi tasarımı test ederken karşılaştığı çeşitli zorluklar vardır. test yapmak , Doğrulama aşaması, Doğrulama Sürdürülebilirliği.

Gömülü Sistem Tasarım Örnekleri

• Otomatik çikolata otomatı (ACVM)
• Dijital kamera
• Akıllı kart
• Cep telefonu
• Mobil bilgisayar..etc.

Otomatik Çikolata Otomatı (ACVM)

ACVM'nin tasarım işlevi, çocuk ACVM'ye bir bozuk para attığında çocuğa çikolata sağlamaktır.

Tasarım Adımları

Tasarım adımları esas olarak aşağıdakileri içerir.

1. Gereksinimler
2. Teknik Özellikler
3. Donanım ve yazılım işliyor.

Gereksinimler

Bir çocuk makineye bir bozuk para koyduğunda ve satın almak istediği belirli çikolatayı seçtiğinde.

Girişler

• Madeni paralar, kullanıcı seçimi.
• Bir jeton takıldığında her bağlantı noktasında bir kesinti oluşturulur.
• Her bağlantı noktasına ayrı bir bildirim gönderilir.

çıktılar

• Çikolata
• Geri ödeme
• LCD'de tarih, saat, karşılama mesajı gibi bir mesaj görüntülenir.

Sistem Fonksiyonu

• Çocuk, grafiksel bir kullanıcı arayüzü kullanarak, çocuğun satın almak istediği sisteme komut verir.
• Grafik kullanıcı arayüzünde bir LCD, tuş takımı, dokunmatik ekran bulunur.
• Makine, yerleştirilen madeni paralar seçilen çikolatanın gerçek maliyetinden fazlaysa, çocuk bozuk parayı attığında çikolatayı verir. ACVM makinesi parayı iade eder.
• Evrensel eşzamanlı veri yolu kullanarak, ACVM'nin sahibi, istemci konumunu takip edebilir.

Tasarım Metrikleri

Güç dağılımı

Tasarım, ekran boyutuna ve mekanik bileşenlere göre yapılmalıdır.

Süreç Son Tarihi

Zamanlayıcı ayarlanmalıdır, böylece çocuk parayı her attığında ACVM çikolataları teslim ederken ve fazla ise iade ederken birkaç saniye içinde yanıt vermelidir.
Örneğin, yanıt süresi 10 saniye ise, ACVM çikolatayı teslim etmeli ve çocuk parayı yerleştirir koymaz 10 saniye içinde parayı iade etmeli ve çikolata için talepte bulunmalıdır.

Teknik Özellikler

Aşağıdaki ACVM sisteminden, çocuk parayı attığında. Madeni paralar, sunulan portlar Port1, Port2, Port5'e göre ayrılır. Madeni para alırken bağlantı noktası tarafından bir kesinti oluşturulur, bu kesinti miktar değerinin okunması ve artırılması için gönderilir.

otomatik - çikolata - otomat - makine

Burada bulunan bir LCD, maliyet, zaman, hoş geldiniz ... vb. Mesajları görüntüler. Çikolataların toplandığı bir liman teslimatı mevcuttur.

Donanım

ACVM donanım mimarisi aşağıdaki donanım özelliklerine sahiptir

• Mikrodenetleyici 8051
• 64 KB RAM ve 8MB ROM
• 64 KB Flash bellek
• Klavye
• Mekanik madeni para ayırıcı
• Çikolata kanalı
• Para kanalı
• USB kablosuz modem
• Güç kaynağı

ACVM yazılımı

RAM / ROM'da gerektiğinde yeniden programlanabilmeleri için birçok program yazılmalıdır.

donanım-mimarisi-blok-diyagramı-etkin

• Çikolata fiyatında artış
• LCD'de görüntülenecek mesajları güncelleme
• Makinenin özelliklerinde değişiklik.

Gömülü Sistem, belirli bir işlevi yerine getirmek için bir donanım + yazılım kombinasyonudur. İki tip mikroişlemci ve mikrodenetleyici vardır. Gömülü bir sistem tasarlarken, geliştiricinin müşteri beklentilerini karşılayabilmesi ve zamanında teslim edebilmesi için belirli tasarım kısıtlamaları ve spesifikasyonları dikkate alınmalıdır. Gömülü sistem uygulaması tasarım ACVM bu içerikte açıkladı. Gömülü bir sistem tasarlarken çevresel kısıtlamaların nedeni nedir?