Che cos'è la progettazione di sistemi incorporati: passaggi nel processo di progettazione

Che cos'è la progettazione di sistemi incorporati: passaggi nel processo di progettazione

Un sistema integrato è un controller che controlla molti altri dispositivi elettronici. È una combinazione di hardware e software integrati. Esistono due tipi di sistemi incorporati microprocessori e microcontrollore . Il microprocessore si basa sul modello / architettura di von Neumann (dove programma + dati risiedono nella stessa posizione di memoria), è una parte importante del sistema informatico, dove i processori esterni e le periferiche sono interfacciati ad esso. Occupa più area e ha un maggiore consumo di energia. L'applicazione del microprocessore è il personal computer. In questo articolo vengono illustrati i passaggi relativi alla progettazione di sistemi incorporati.



Cos'è un progetto di sistema integrato?

Definizione: Un sistema progettato con l'incorporamento di hardware e software insieme per una funzione specifica con un'area più ampia è la progettazione del sistema embedded. Nella progettazione di sistemi embedded, un microcontrollore gioca un ruolo fondamentale. Il microcontrollore si basa sull'architettura di Harvard, è un componente importante di un sistema embedded. Il processore esterno, la memoria interna e i componenti i / o sono interfacciati con il microcontrollore. Occupa meno area, meno consumo di energia. L'applicazione dei microcontrollori è MP3, lavatrici.


Design integrato

Design integrato





Tipi di sistemi integrati

Elementi di sistemi embedded

Fasi del processo di progettazione del sistema integrato

I diversi passaggi indiagramma di flusso / flusso di progettazione del sistema integratoinclude il seguente.

Progettazione integrata - Processo - Fasi

Design integrato - processo - passaggi



Astrazione

In questa fase viene astratto il problema relativo al sistema.

Hardware - Architettura software

Conoscenza adeguata di hardware e software da conoscere prima di iniziare qualsiasi processo di progettazione.

Proprietà funzionali extra

Le funzioni extra da implementare devono essere comprese completamente dal progetto principale.


Famiglia di design correlata al sistema

Quando si progetta un sistema, si dovrebbe fare riferimento a una precedente famiglia di progettazione relativa al sistema.

Design modulare

È necessario realizzare progetti di moduli separati in modo che possano essere utilizzati in seguito, se necessario.

Mappatura

In base alla mappatura software viene eseguita. Ad esempio, il flusso di dati e il flusso del programma vengono mappati in uno.

Progettazione dell'interfaccia utente

Nella progettazione dell'interfaccia utente dipende dai requisiti dell'utente, dall'analisi dell'ambiente e dalla funzione del sistema. Ad esempio, su un telefono cellulare se vogliamo ridurre il consumo di energia dei telefoni cellulari ci prendiamo cura di altri parametri, in modo che il consumo di energia possa essere ridotto.

Raffinatezza

Ogni componente e modulo deve essere raffinato in modo appropriato in modo che il team del software possa capire.

Il linguaggio di descrizione dell'architettura viene utilizzato per descrivere la progettazione del software.

  • Gerarchia di controllo
  • Partizione della struttura
  • Struttura dei dati e gerarchia
  • Procedura software.

Attività del processo di sviluppo del software per la progettazione di sistemi integrati

Ci sono varie metriche di progettazione necessarie per progettare qualsiasi sistema in modo che funzioni correttamente, lo sono

Metriche di progettazione / Parametri di progettazione di un sistema integrato

Funzione

Dissipazione di potenza

Mantenuto sempre basso

Prestazione

Dovrebbe essere alto

Scadenze del processo

Il processo / attività deve essere completato entro un tempo specificato.

Costi di produzione

Dovrebbe essere mantenuto.

Costo di ingegneria

È il costo per la modifica-test-debug di hardware e software.

Taglia

La dimensione è definita in termini di memoria RAM / ROM / memoria flash / memoria fisica.

Prototipo

È il tempo totale impiegato per sviluppare un sistema e testarlo.

Sicurezza

La sicurezza del sistema dovrebbe essere presa come il blocco del telefono, la sicurezza dell'utente come la sicurezza per il guasto del motore deve essere presa

Manutenzione

È necessario eseguire una corretta manutenzione del sistema per evitare guasti al sistema.

È tempo di mercato

È il tempo necessario perché il prodotto / sistema sviluppato venga lanciato sul mercato.

Attività del processo di sviluppo del software integrato

Le attività del processo di sviluppo del software integrato includono principalmente quanto segue.

Specifiche

Devono essere stabilite specifiche adeguate in modo che il cliente che utilizza il prodotto possa passare attraverso le specifiche del prodotto e utilizzarlo senza alcuna confusione. I progettisti si concentrano principalmente su specifiche come hardware, vincoli di progettazione, periodo del ciclo di vita, comportamento del sistema risultante.

Architettura

Vengono specificati i livelli dell'architettura hardware e software.

Componenti

In questo livello viene eseguita la progettazione dei componenti. Componenti come processore a processo singolo, memorie RAM / ROM, periferiche, bus, ecc.

Integrazione del sistema

In questo livello, tutti i componenti vengono integrati nel sistema e testati se soddisfa i progettisti, le aspettative.

Sfide nella progettazione di sistemi integrati

Durante la progettazione di qualsiasi sistema embedded, i progettisti affrontano molte sfide come le seguenti,

  • Adattabilità ambientale
  • Consumo di energia
  • Area occupata
  • Packaging e integrazione
  • Aggiornamento in hardware e software
  • Sicurezza
  • Ci sono varie sfide che i progettisti devono affrontare durante il test del design come l'hardware incorporato test , Fase di verifica, Manutenibilità della convalida.

Esempi di progettazione di sistemi integrati

  • Distributore automatico di cioccolato (ACVM)
  • Camera digitale
  • Smart card
  • Cellulare
  • Computer portatile .. ecc.

Distributore automatico di cioccolato (ACVM)

La funzione progettuale di ACVM è quella di fornire cioccolato al bambino ogni volta che il bambino inserisce una moneta in ACVM.

Fasi di progettazione

Le fasi di progettazione includono principalmente quanto segue.

  1. Requisiti
  2. Specifiche
  3. Funzionamento hardware e software.

Requisiti

Quando un bambino inserisce una moneta nella macchina e seleziona il particolare cioccolato che vuole acquistare.

Ingressi

  • Monete, selezione dell'utente.
  • Ogni volta che viene inserita una moneta, viene generato un interrupt su ciascuna porta.
  • Una notifica separata viene inviata a ciascuna porta.

Uscite

  • Cioccolato
  • Rimborso
  • Sul display LCD viene visualizzato un messaggio come data, ora, messaggio di benvenuto.

Funzione di sistema

  • Utilizzando un'interfaccia utente grafica, il bambino comanda al sistema quale cioccolato vuole acquistare.
  • Dove l'interfaccia utente grafica ha un LCD, una tastiera, un touch screen.
  • La macchina eroga il cioccolato quando il bambino inserisce la moneta se le monete inserite sono in eccesso rispetto al costo effettivo del cioccolato selezionato. La macchina ACVM rimborsa i soldi indietro.
  • Utilizzando un bus sincrono universale, il proprietario dell'ACVM può tenere traccia della posizione del cliente.

Metriche di progettazione

Dissipazione di potenza

Il design deve essere realizzato in base alle dimensioni del display e ai componenti meccanici.

Scadenza del processo

Il timmer deve essere impostato, in modo che ogni volta che il bambino inserisce la moneta l'ACVM deve rispondere entro pochi secondi consegnando i cioccolatini e rimborsando se in eccesso.
Ad esempio, se il tempo di risposta è di 10 secondi, l'ACVM dovrebbe consegnare il cioccolato e rimborsare il denaro in eccesso entro 10 secondi non appena il bambino inserisce la moneta e fa una richiesta di cioccolato.

Specifiche

Dal sistema ACVM sottostante, quando il bambino inserisce la moneta. Le monete vengono segregate in base alle porte presentate, Port1, Port2, Port5. Alla ricezione della moneta viene generato un interrupt dalla porta, questo interrupt viene inviato alla lettura del valore dell'importo e in aumento.

Automatico - Cioccolato - Distributore automatico - Macchina

automatico - cioccolato - distributore automatico

Un LCD presente qui visualizza i messaggi come costo, tempo, benvenuto ... ecc. Esiste una consegna al porto dove vengono raccolti i cioccolatini.

Hardware

L'architettura hardware ACVM ha le seguenti specifiche hardware

  • Microcontrollore 8051
  • 64 KB di RAM e 8 MB di ROM
  • Memoria Flash da 64 KB
  • Tastiera
  • Selezionatore di monete meccanico
  • Canale del cioccolato
  • Canale moneta
  • Modem wireless USB
  • Alimentazione elettrica

Software di ACVM

Molti programmi devono essere scritti in modo che possano essere riprogrammati quando richiesto in RAM / ROM come,

hardware - architettura - block - diagram - of - acvm

hardware-architettura-block-diagram-of-active

  • Aumento del prezzo del cioccolato
  • Aggiornamento dei messaggi da visualizzare sul display LCD
  • Modifica delle caratteristiche della macchina.

Un sistema integrato è una combinazione di hardware + software per eseguire una particolare funzione. Esistono due tipi di microprocessori e microcontrollori. Durante la progettazione di un sistema integrato, è necessario considerare determinati vincoli e specifiche di progettazione, in modo che lo sviluppatore possa soddisfare le aspettative del cliente e fornire in tempo. Un'applicazione del sistema integrato design ACVM spiegato in questo contenuto. Ecco una domanda: qual è la causa dei vincoli ambientali durante la progettazione di un sistema embedded?