Was ist Embedded System Design:Schritte im Designprozess

Ein Embedded System ist ein Controller, der viele andere elektronische Geräte steuert. Es ist eine Kombination aus eingebetteter Hardware und Software. Es gibt zwei Arten von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern für eingebettete Systeme. Der Mikroprozessor basiert auf dem von Neumann-Modell/der Architektur (wo sich Programm + Daten an derselben Speicherstelle befinden), er ist ein wichtiger Teil des Computersystems, an den externe Prozessoren und Peripheriegeräte angeschlossen sind. Es nimmt mehr Fläche ein und hat mehr Stromverbrauch. Die Anwendung des Mikroprozessors sind Personalcomputer. In diesem Artikel werden Schritte zum Entwurf eingebetteter Systeme erläutert.

Was ist ein eingebettetes Systemdesign?

Definition: Ein System, das mit der Einbettung von Hardware und Software zusammen für eine bestimmte Funktion mit einem größeren Bereich entworfen wurde, ist das eingebettete Systemdesign. Beim Design eingebetteter Systeme spielt ein Mikrocontroller eine entscheidende Rolle. Der Mikrocontroller basiert auf der Harvard-Architektur und ist ein wichtiger Bestandteil 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.

Typen eingebetteter Systeme

• Eigenständiges eingebettetes System
• Echtzeit-Eingebettetes System
• Vernetzte Geräte
• Mobilgeräte

Elemente eingebetteter Systeme

• Prozessor
• Mikroprozessor
• Mikrocontroller
• Digitaler Signalprozessor.

Schritte im Designprozess für eingebettete Systeme

Die verschiedenen Schritte im Entwurfsfluss-/Flussdiagramm für eingebettete Systeme umfassen Folgendes.

Abstraktion

In dieser Phase wird das systembezogene Problem abstrahiert.

Hardware – Softwarearchitektur

Ausreichende Kenntnisse der Hardware und Software müssen bekannt sein, bevor Sie mit einem Designprozess beginnen.

Zusätzliche funktionale Eigenschaften

Zu implementierende Zusatzfunktionen sind vollständig aus dem Hauptdesign zu verstehen.

Systembezogene Designfamilie

Beim Entwerfen eines Systems sollte man sich auf eine frühere systembezogene Designfamilie beziehen.

Modulares Design

Für die spätere Verwendung bei Bedarf müssen separate Moduldesigns erstellt werden.

Zuordnung

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

Design der Benutzeroberfläche

Beim User Interface Design kommt es auf Benutzeranforderungen, Umgebungsanalyse und Funktion des Systems an. Wenn wir beispielsweise bei einem Mobiltelefon den Stromverbrauch von Mobiltelefonen reduzieren möchten, kümmern wir uns um andere Parameter, damit der Stromverbrauch reduziert werden kann.

Verfeinerung

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

Architekturbeschreibungssprache wird verwendet, um das Softwaredesign zu beschreiben.

• Kontrollhierarchie
• Aufteilung der Struktur
• Datenstruktur und Hierarchie
• Softwareverfahren.

Embedded System Design Softwareentwicklungsprozessaktivitäten

Es gibt verschiedene Designmetriken, die erforderlich sind, um ein System so zu gestalten, dass es richtig funktioniert.

Designmetriken / Designparameter eines eingebetteten Systems	Funktion
Verlustleistung	Immer niedrig gehalten
Leistung	Sollte hoch sein
Prozessfristen	Der Prozess/die Aufgabe sollte innerhalb einer bestimmten Zeit abgeschlossen sein.
Herstellungskosten	Sollte beibehalten werden.
Entwicklungskosten	Es sind die Kosten für das Editieren-Testen-Debuggen von Hardware und Software.
Größe	Größe wird in Bezug auf Arbeitsspeicher RAM/ROM/Flash-Speicher/Physikalischer Speicher definiert.
Prototyp	Dies ist die Gesamtzeit, die für die Entwicklung eines Systems und das Testen benötigt wird.
Sicherheit	Die Systemsicherheit sollte wie die Telefonsperre, die Benutzersicherheit wie die Sicherheitsmaßnahme bei Motorausfall ergriffen werden
Wartung	Das System muss ordnungsgemäß gewartet werden, um Systemausfälle zu vermeiden.
Time-to-Market	Es ist die Zeit, die für die Markteinführung des entwickelten Produkts/Systems benötigt wird.

Eingebettete Softwareentwicklungsprozessaktivitäten

Die Aktivitäten des eingebetteten Softwareentwicklungsprozesses umfassen hauptsächlich Folgendes.

 Spezifikationen

Sachgemäße Spezifikationen sind zu erstellen, damit der Kunde, der das Produkt verwendet, die Spezifikation des Produkts durchgehen und ohne Verwechslungen verwenden kann. Designer konzentrieren sich hauptsächlich auf Spezifikationen wie Hardware, Designbeschränkungen, Lebensdauer und resultierendes Systemverhalten.

Architektur

Hardware- und Softwarearchitekturschichten werden angegeben.

Komponenten

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

Systemintegration

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

Herausforderungen beim Design eingebetteter Systeme

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

• Umweltanpassungsfähigkeit
• Stromverbrauch
• Bereich belegt
• Verpackung und Integration
• Aktualisierung in Hard- und Software
• Sicherheit
• Es gibt verschiedene Herausforderungen, mit denen die Designer beim Testen des Designs konfrontiert sind, wie z

Beispiele für eingebettete Systeme

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

Automatischer Schokoladenautomat (ACVM)

Die Designfunktion von ACVM besteht darin, dem Kind Schokolade bereitzustellen, wenn das Kind eine Münze in ACVM einführt.

Designschritte

Die Designschritte umfassen hauptsächlich Folgendes.

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

Anforderungen

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

Eingaben

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

Ausgaben

• Schokolade
• Erstattung
• Auf dem LCD wird eine Nachricht wie Datum, Uhrzeit, Willkommensnachricht angezeigt.

 Systemfunktion

• Unter Verwendung einer grafischen Benutzeroberfläche befiehlt das Kind dem System, welche Schokolade es kaufen möchte.
• Wenn die grafische Benutzeroberfläche ein LCD, eine Tastatur oder einen Touchscreen hat.
• Der Automat liefert die Schokolade, wenn das Kind die Münze einwirft, wenn die eingeworfenen Münzen den tatsächlichen Preis der ausgewählten Schokolade übersteigen. Das ACVM-Gerät erstattet das Geld zurück.
• Mit einem universellen synchronen Bus kann der Besitzer des ACVM den Standort des Clients verfolgen.

Design-Metriken

Verlustleistung

Das Design sollte der Displaygröße und den mechanischen Komponenten entsprechen.

Prozessfrist

Der Timer muss so eingestellt werden, dass das ACVM jedes Mal, wenn das Kind die Münze einführt, innerhalb weniger Sekunden reagieren muss, indem es die Pralinen liefert und bei Überschuss zurückerstattet.
Wenn die Reaktionszeit beispielsweise 10 Sekunden beträgt, sollte das ACVM die Schokolade liefern und erstatten Sie das Geld bei Überschuss innerhalb von 10 Sekunden, sobald das Kind die Münze einwirft und eine Anfrage für Schokolade stellt.

Spezifikationen

Vom unten stehenden ACVM-System, wenn das Kind die Münze einwirft. Die Coins werden nach den angezeigten Ports, Port1, Port2, Port5, getrennt. Beim Empfangen einer Münze wird vom Port ein Interrupt generiert, dieser Interrupt wird gesendet, um den Betragswert zu lesen und zu erhöhen.

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

Hardware

ACVM-Hardwarearchitektur hat die folgenden Hardwarespezifikationen

• Mikrocontroller 8051
• 64 KB RAM und 8 MB ROM
• 64 KB Flash-Speicher
• Tastatur
• Mechanischer Münzsortierer
• Schokoladenkanal
• Coin-Kanal
• USB-Funkmodem
• Stromversorgung

 Software von ACVM

 Viele Programme müssen so geschrieben werden, dass sie bei Bedarf im RAM /ROM umprogrammiert werden können, z. B.

• Schokoladenpreiserhöhung
• Aktualisierung von Nachrichten, die im LCD angezeigt werden sollen
• Änderung der Funktionen der Maschine.

Ein eingebettetes System ist eine Kombination aus Hardware + Software, um eine bestimmte Funktion auszuführen. Es gibt zwei Arten von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern. Beim Entwurf eines eingebetteten Systems sind bestimmte Designbeschränkungen und Spezifikationen zu berücksichtigen, damit der Entwickler die Kundenerwartungen erfüllen und termingerecht liefern kann. Eine Anwendung des eingebetteten Systemdesigns ACVM, die in diesem Inhalt erklärt wird. Hier ist eine Frage, was die Ursache für Umwelteinschränkungen beim Entwerfen eines eingebetteten Systems ist?