Was ist eingebettete Systemprogrammierung und ihre Sprachen

Ein System ist eine Anordnung mehrerer Einheiten, die zusammengebaut werden, um gemäß den gegebenen Anweisungen zu funktionieren. Ein eingebettetes System ist eine Kombination aus Hardware und Software, die eine bestimmte Aufgabe innerhalb des angegebenen Zeitraums ausführt (d. h. es sollte nur eine bestimmte Aufgabe wie eine Waschmaschine ausführen). Der Hauptvorteil der Verwendung eines eingebetteten Systems in einer Anwendung besteht darin, dass es die Größe und die Kosten minimieren kann und auch die Zuverlässigkeit und Effizienz der Aufgabe verbessert. Dieser Artikel gibt einen Überblick über eingebettete Softwaresprachen, eingebettete Systemprogrammierung und ihre Funktionen.

Komponenten eingebetteter Systeme

Die folgenden Komponenten sind eingebettete Systeme

• Eingebettete Hardware: Der Mikrocontroller ist das Herzstück des eingebetteten Systems, in dem mehrere Peripheriegeräte zu Kommunikationszwecken mit eingebetteter Hardware verbunden sind.
• Eingebettete RTOs: Ein eingebettetes Echtzeit-Betriebssystem wird verwendet, um alle komplexen (ar-Operationen) auszuführen.
• Gerätetreiber: Es fungiert als Brücke zwischen den Betriebssystemen und Peripheriegeräten.
• Kommunikationsstapel: Es wird für die Kommunikation mit externen Geräten verwendet.
• Eingebettete Anwendungen: Es führt die vordefinierte Funktion des eingebetteten Geräts aus.

Eingebettete Software

Eine eingebettete Software oder eingebettete Systemprogrammierung ist Computersoftware, die verwendet wird, um Geräte durch Bereitstellung einer Reihe von Anweisungen zu steuern. Es wird auch Firmware genannt. Verschiedene Geräte mit verschiedenen Funktionalitäten können mit eingebetteter Software programmiert werden, indem Designbeschränkungen (wie Reaktionszeitbeschränkungen, strenge Fristen und verarbeitete Daten) eingehalten und die endgültigen Daten im Speicher (Ram/Rom) gespeichert werden.

Software wird von einer Maschinenschnittstelle gesteuert oder initiiert. Die eingebettete Software ist in die gesamte Elektronik wie Autos, Telefone, Roboter, Sicherheitssysteme usw. integriert und kann einfach auf einem 8-Bit-Mikrocontroller mit einem Speicher von bis zu einigen KB ausgeführt werden. Es hilft bei der Verarbeitung komplexer Operationen und bestimmt den genauen Berechnungsrahmen.

Eingebettete Systemprogrammiersprachen

Eingebettete Software verwendet ein Betriebssystem, bei dem es sich um ein Echtzeitbetriebssystem handelt, das mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführt. Die eingebetteten Programme werden in den Sprachen C / C++, Phyton und Java Scripts programmiert und auf Betriebssystemen wie Linux OS, VxWorks, Fusion RTOS, Nucleus RTOS, Micro C/OS, OSE usw. verarbeitet. Die Auswahl der Programmiersprache spielt eine Rolle wichtige Rolle bei der Entwicklung eingebetteter Software, die auf bestimmten Faktoren basiert, wie unten gezeigt,

• Größe :Der Speicherbedarf eines Programms spielt eine wichtige Rolle, da eingebettete Prozessoren (Mikrocontroller) je nach Anwendung über eine bestimmte Menge an ROM (Read Only Memory) verfügen.
• Geschwindigkeit :Die Geschwindigkeit der Programmausführung muss hoch sein
• Portabilität: Verschiedene Prozessoren können mit einem Programm kompiliert werden.
• Umsetzung ist schwierig
• Wartung ist schwierig.

Programmierung eines eingebetteten Systems in Assembler

Die Programmierung eines eingebetteten Systems in Assemblersprache (Input) und die Konvertierung in die Maschinensprache (Output) mit einem Assembler lässt sich anhand des folgenden Beispiels erklären, bei dem wir die Addition zweier Zahlen mit zwei separaten Registern und das Speichern des Ergebnisses in einem Ausgaberegister.

Eingabe

HIER:MOV R0,#01H

MOV #1,#02H

MOV A,R0

ADD A,R1

MOV P0,A

SIMP HIER

Ausgabe

Adresse         Opcode     Operand

0000 78 01
0002 79 02
0004 E8 -
0005 29 -
0006 F5 80
0008 80 00

Assembly-Code wird verwendet, um effizienten Code in Bezug auf Größe und Geschwindigkeit zu entwickeln. Die Entwicklung von größerem Code in Assemblersprache wird schwierig, was zu höheren Softwareentwicklungskosten führen kann und die Codeportabilität fehlt. Um diesen Nachteil zu überwinden, verwenden wir daher Hochsprachen wie eingebettetes C.

Über C, C++, Java und Embedded C

C-Programmierung

C-Sprache ist eine strukturorientierte Sprache, die von Dennis Ritchie entwickelt wurde. Es bietet weniger Speicherzugriff durch den einfachen Compiler und liefert die Daten effizient nach Maschinenanweisungen. Sie sind in weiten Bereichen anwendbar, von eingebetteten Systemen bis hin zu Supercomputern.

Eingebettetes C

Embedded C ist eine Erweiterung der Sprache C, die zur Entwicklung eines eingebetteten Systems verwendet wird. Die Syntax ist der C-Sprache ähnlich (wie die Hauptfunktion, Funktionsdeklaration, Datentypdeklaration, Schleifen usw.). Der Hauptunterschied zwischen eingebettetem C und der Standardsprache C besteht in der Eingabe-Ausgabe-Adressierung von Hardware, Festkommaoperationen und der Verarbeitung von Adressräumen.

Die Verwendung von C im eingebetteten System aufgrund der folgenden Vorteile

• Es ist klein und leicht zu erlernen, zu verstehen und das Programm zu debuggen.
• Alle C-Compiler sind mit allen eingebetteten Geräten kompatibel
• Es ist prozessorunabhängig (dh es ist nicht spezifisch für einen bestimmten Mikroprozessor oder Mikrocontroller).
• C-Sprache verwendet die Kombination aus Assemblersprache und Funktionen der Hochsprache
• Es ist ziemlich effizient, zuverlässiger, flexibler und zwischen verschiedenen Plattformen portierbar.
• Die in C entwickelten Programme sind einfacher zu verstehen, zu debuggen und zu warten.

Im Vergleich zu anderen Hochsprachen C bietet mehr Flexibilität, da es sich um eine relativ kleine strukturorientierte Sprache handelt und bitweise Datenmanipulationen auf niedriger Ebene unterstützt.

C++

Objektorientierte Sprache wie C++ ist nicht optional für die Entwicklung eines effizienten Programms in Umgebungen mit Forschungsbeschränkungen wie eingebetteten Geräten. Virtuelle Funktionen und Ausnahmebehandlung von C++ sind einige spezifische Funktionen, die in Bezug auf Platz und Geschwindigkeit des Systems nicht effizient sind.

JAVA

Ein eingebettetes System kann in JAVA-Sprache programmiert werden, indem es eine virtuelle JAVA-Maschine (JVM) verwendet, die auf viele Ressourcen zugreift. Es findet hauptsächlich Verwendung in High-End-Anwendungen (wie Mobiltelefonen) und bietet systemübergreifende Portabilität, um die Anwendungen zu verarbeiten. Es wird nicht für kleinere eingebettete Geräte bevorzugt.

Eingebettete C-Programmierarchitektur und Beispiel

Die eingebettete C-Programmierarchitektur kann anhand eines Beispiels für die Verwendung von 8051-Mikrocontrollern verstanden werden, bei denen ihre Funktion darin besteht, die LED-Lampe zu blinken, die an PORT1 des Controllers und des Compilers angeschlossen ist verwendet wird Keil C Compiler. Das Folgende ist der Code für das LED-Blinken.

#include            // Direktive des Präprozessors
Void delay (int)                //Deklaration der Verzögerungsfunktion
Void main(void )             // Hauptfunktion
{
P1 =0x00; // Port1 ist aus, also LED ist aus und in reg51.h gespeichert
while(1)                       // Endlosschleife
{
P1 =OxFF; //// Port1 ist an, also LED ist an
delay(1000); // Verzögerung zuweisen
P1 =0X00; // port1 off
delay(1000);
}
}
Void delay (int d)  // Delay-Funktion zuweisen
{
unsigned int i =0; // lokal zugewiesene Variablen
for (; d>0; d-)
{
for (i=250; i>0;i–);
for (i=248; i>0;i–);
}
}

Vorteile

Die folgenden Vorteile von Embedded Software

• Das Laden von Daten geht schneller
• Kosten sind gering
• Verwendet weniger Ressourcen.

Nachteile

Die folgenden Nachteile von Embedded Software

• Upgrade ist komplex
• Jedes Zurücksetzen ist notwendig, wenn Probleme auftreten
• Skalierbarkeit für kleine Werte ist schwierig.

Bewerbungen

Die folgenden Anwendungen sind eingebettete Software

• Banking
• Autos
• Haushaltsgeräte
• Auto
• Raketen usw.

FAQs

1). Was ist eine eingebettete Software?

Eine eingebettete Software oder eingebettete Systemprogrammierung ist Computersoftware, die verwendet wird, um Geräte durch Bereitstellung von Anweisungen zu steuern.

2). Welche Programme werden in eingebetteter Systemsoftware verwendet?

Die Softwareprogramme des eingebetteten Systems sind in C oder C++, Phyton und Java Scripts programmiert.

3). Was ist der Unterschied zwischen eingebetteten Systemen und dem normalen System?

Ein eingebettetes System ist eine Kombination aus Hardware und Software, die für einen bestimmten Zweck entwickelt wurde. Die Prozesse werden sequentiell abgearbeitet. Während ein normaler Prozessor das Echtzeitbetriebssystem eines RTO ist, wird er dort benötigt, wo eine parallele Ausführung erforderlich ist.

4). Welche verschiedenen Arten von eingebetteten Systemen gibt es?

Die eingebetteten Systeme werden in zwei Kategorien eingeteilt

• Basierend auf Leistungs- und Funktionsanforderungen werden sie weiter in Echtzeit, Stand-alone, vernetzt, mobil eingeteilt.
• Basierend auf der Leistung des Mikrocontrollers werden sie weiter in kleine, mittlere und hochentwickelte Größen eingeteilt

5). Hauptanwendungen von eingebetteten Systemen

Die Hauptanwendungen eines eingebetteten Systems sind

• Waschmaschine
• Digitalkameras
• Musikplayer usw.

Ein eingebettetes System ist eine Kombination aus Hardware und Software. In eingebetteten Systemen werden verschiedene Programmiersprachen für unterschiedliche Zwecke verwendet, beispielsweise um die Leistung von Maschinen oder Computern zu steuern. Gegenwärtig hat der Programmierer eines Computers mehrere Möglichkeiten, diese Sprachen auszuwählen, jedoch gibt es verschiedene Unterschiede zwischen den Programmiersprachen. Wo die eingebetteten Softwareprogramme in C oder C++, Phyton und Java Scripts programmiert sind. Sie laufen auf Linux-Betriebssystemen, Micro-C/OS, QNX usw. Die C-Sprache bildet die Basissprache zum Schreiben von eingebetteten Softwarecodes. Dies ist also eine Übersicht über Embedded Software und deren Architektur, die anhand eines Programms erklärt wird.