Τι είναι ο σχεδιασμός ενσωματωμένου συστήματος: Βήματα στη διαδικασία σχεδιασμού

Ένα ενσωματωμένο σύστημα είναι ένας ελεγκτής, ο οποίος ελέγχει πολλές άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Είναι ένας συνδυασμός ενσωματωμένου υλικού και λογισμικού. Υπάρχουν δύο τύποι ενσωματωμένων συστημάτων μικροεπεξεργαστές και μικροελεγκτής . Ο μικροεπεξεργαστής βασίζεται στο μοντέλο / αρχιτεκτονική von Neumann (όπου το πρόγραμμα + τα δεδομένα βρίσκονται στην ίδια θέση μνήμης), είναι ένα σημαντικό μέρος του συστήματος υπολογιστή, όπου εξωτερικοί επεξεργαστές και περιφερειακά συνδέονται με αυτό. Καταλαμβάνει περισσότερη έκταση και έχει περισσότερη κατανάλωση ενέργειας. Η εφαρμογή του μικροεπεξεργαστή είναι προσωπικοί υπολογιστές. Αυτό το άρθρο ασχολείται με βήματα που αφορούν τον σχεδιασμό ενσωματωμένου συστήματος.

Τι είναι ο Σχεδιασμός Ενσωματωμένου Συστήματος;

Ορισμός: Ένα σύστημα που έχει σχεδιαστεί με την ενσωμάτωση υλικού και λογισμικού μαζί για μια συγκεκριμένη λειτουργία με μεγαλύτερη περιοχή είναι ο ενσωματωμένος σχεδιασμός συστήματος. Στον σχεδιασμό ενσωματωμένου συστήματος, ένας μικροελεγκτής παίζει ζωτικό ρόλο. Ο μικροελεγκτής βασίζεται στην αρχιτεκτονική του Χάρβαρντ, είναι ένα σημαντικό συστατικό ενός ενσωματωμένου συστήματος. Ο εξωτερικός επεξεργαστής, η εσωτερική μνήμη και τα εξαρτήματα i / o συνδέονται με τον μικροελεγκτή. Καταλαμβάνει λιγότερη έκταση, λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Η εφαρμογή μικροελεγκτών είναι MP3, πλυντήρια ρούχων.

Ενσωματωμένος σχεδιασμός

Τύποι ενσωματωμένων συστημάτων

• Ανεξάρτητος Ενσωματωμένο σύστημα
• Ενσωματωμένο σύστημα σε πραγματικό χρόνο
• Δικτυακές συσκευές
• Κινητές συσκευές

Στοιχεία ενσωματωμένων συστημάτων

• Επεξεργαστής
• Μικροεπεξεργαστής
• Μικροελεγκτής
• Επεξεργαστής ψηφιακού σήματος.

Βήματα στη διαδικασία σχεδιασμού ενσωματωμένου συστήματος

Τα διαφορετικά βήματα στοδιάγραμμα ροής / ροής σχεδιασμού ενσωματωμένου συστήματοςσυμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

Ενσωματωμένος σχεδιασμός - διαδικασία - βήματα

Αφαίρεση

Σε αυτό το στάδιο αφαιρείται το πρόβλημα που σχετίζεται με το σύστημα.

Υλικό - Αρχιτεκτονική λογισμικού

Η σωστή γνώση του υλικού και του λογισμικού πρέπει να είναι γνωστή πριν ξεκινήσει οποιαδήποτε διαδικασία σχεδιασμού.

Επιπλέον λειτουργικές ιδιότητες

Οι επιπλέον λειτουργίες που πρέπει να εφαρμοστούν πρέπει να γίνουν κατανοητές πλήρως από τον κύριο σχεδιασμό.

Οικογένεια σχεδιασμού που σχετίζεται με το σύστημα

Κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος, πρέπει να αναφέρεται σε μια προηγούμενη οικογένεια σχεδιασμού που σχετίζεται με το σύστημα.

Αρθρωτή σχεδίαση

Πρέπει να γίνουν ξεχωριστά σχέδια μονάδων έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν αργότερα όταν απαιτείται.

Χαρτογράφηση

Με βάση το λογισμικό γίνεται χαρτογράφηση. Για παράδειγμα, η ροή δεδομένων και η ροή προγράμματος αντιστοιχίζονται σε μία.

Σχεδιασμός διεπαφής χρήστη

Στο σχεδιασμό διεπαφής χρήστη εξαρτάται από τις απαιτήσεις του χρήστη, την ανάλυση περιβάλλοντος και τη λειτουργία του συστήματος. Για παράδειγμα, σε ένα κινητό τηλέφωνο, εάν θέλουμε να μειώσουμε την κατανάλωση ενέργειας των κινητών τηλεφώνων, φροντίζουμε άλλες παραμέτρους, έτσι ώστε η κατανάλωση ενέργειας να μπορεί να μειωθεί.

Διύλιση

Κάθε στοιχείο και ενότητα πρέπει να τελειοποιηθεί κατάλληλα, ώστε να κατανοήσει η ομάδα λογισμικού.

Η γλώσσα αρχιτεκτονικής περιγραφής χρησιμοποιείται για την περιγραφή του σχεδιασμού του λογισμικού.

• Ελέγξτε την Ιεραρχία
• Κατάτμηση της δομής
• Δομή δεδομένων και ιεραρχία
• Διαδικασία λογισμικού.

Δραστηριότητες Διαδικασίας Ανάπτυξης Λογισμικού Σχεδιασμού Ενσωματωμένου Συστήματος

Υπάρχουν διάφορες μετρικές σχεδίασης που απαιτούνται για το σχεδιασμό οποιουδήποτε συστήματος ώστε να λειτουργεί σωστά, είναι

Δραστηριότητες Διαδικασίας Ανάπτυξης Ενσωματωμένου Λογισμικού

Οι δραστηριότητες της διαδικασίας ενσωμάτωσης λογισμικού περιλαμβάνουν κυρίως τα ακόλουθα.

Προδιαγραφές

Πρέπει να γίνουν σωστές προδιαγραφές έτσι ώστε ο πελάτης που χρησιμοποιεί το προϊόν να μπορεί να περάσει από τις προδιαγραφές του προϊόντος και να το χρησιμοποιήσει χωρίς σύγχυση. Οι σχεδιαστές επικεντρώνονται κυρίως σε προδιαγραφές όπως υλικό, περιορισμοί σχεδιασμού, περίοδος κύκλου ζωής, προκύπτουσα συμπεριφορά συστήματος.

Αρχιτεκτονική

Καθορίζονται επίπεδα αρχιτεκτονικής υλικού και λογισμικού.

Συστατικά

Σε αυτό το επίπεδο, γίνεται σχεδιασμός εξαρτημάτων. Εξαρτήματα όπως επεξεργαστής μίας διαδικασίας, μνήμες - RAM / ROM, περιφερειακές συσκευές, λεωφορεία κ.λπ.

Ολοκληρωση συστήματος

Σε αυτό το επίπεδο, όλα τα στοιχεία ενσωματώνονται στο σύστημα και ελέγχονται κατά πόσον οι σχεδιαστές συναντήσεων, οι προσδοκίες.

Προκλήσεις στο σχεδιασμό ενσωματωμένου συστήματος

Κατά τη σχεδίαση οποιουδήποτε ενσωματωμένου συστήματος, οι σχεδιαστές αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις όπως ως εξής,

• Περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα
• Κατανάλωση ενέργειας
• Κατειλημμένη περιοχή
• Συσκευασία και ολοκλήρωση
• Ενημέρωση σε υλικό και λογισμικό
• Ασφάλεια
• Υπάρχουν διάφορες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι σχεδιαστές κατά τη δοκιμή του σχεδιασμού όπως το ενσωματωμένο υλικό δοκιμές , Στάδιο επαλήθευσης, Συντηρησιμότητα επικύρωσης.

Παραδείγματα σχεδιασμού ενσωματωμένου συστήματος

• Αυτόματη μηχανή αυτόματης πώλησης σοκολάτας (ACVM)
• Ψηφιακή κάμερα
• Εξυπνη κάρτα
• Κινητό τηλέφωνο
• Κινητός υπολογιστής ... κ.λπ.

Αυτόματο μηχάνημα αυτόματης πώλησης σοκολάτας (ACVM)

Η σχεδιαστική λειτουργία του ACVM είναι να παρέχει σοκολάτα στο παιδί κάθε φορά που το παιδί εισάγει ένα νόμισμα στο ACVM.

Βήματα σχεδιασμού

Τα στάδια σχεδιασμού περιλαμβάνουν κυρίως τα ακόλουθα.

1. Απαιτήσεις
2. Προδιαγραφές
3. Λειτουργία υλικού και λογισμικού.

Απαιτήσεις

Όταν ένα παιδί εισάγει ένα κέρμα στη μηχανή και επιλέγει τη συγκεκριμένη σοκολάτα που θέλει να αγοράσει.

Είσοδοι

• Νομίσματα, επιλογή χρηστών.
• Δημιουργείται διακοπή σε κάθε θύρα κάθε φορά που εισάγεται ένα κέρμα.
• Μια ξεχωριστή ειδοποίηση αποστέλλεται σε κάθε θύρα.

Έξοδοι

• Σοκολάτα
• Επιστροφή χρημάτων
• Ένα μήνυμα εμφανίζεται στην οθόνη LCD όπως ημερομηνία, ώρα, μήνυμα καλωσορίσματος.

Λειτουργία συστήματος

• Χρησιμοποιώντας μια γραφική διεπαφή χρήστη, το παιδί δίνει εντολή στο σύστημα που σοκολάτα το παιδί θέλει να αγοράσει.
• Όπου το γραφικό περιβάλλον εργασίας χρήστη διαθέτει οθόνη LCD, πληκτρολόγιο, οθόνη αφής.
• Το μηχάνημα παραδίδει τη σοκολάτα όταν το παιδί εισάγει το νόμισμα εάν τα κέρματα που έχουν εισαχθεί είναι υπερβολικά από το πραγματικό κόστος της επιλεγμένης σοκολάτας. Το μηχάνημα ACVM επιστρέφει τα χρήματα.
• Χρησιμοποιώντας ένα σύγχρονο λεωφορείο Universal, ο κάτοχος του ACVM μπορεί να παρακολουθεί την τοποθεσία του πελάτη.

Μετρήσεις σχεδίασης

Διασπορά ισχύος

Ο σχεδιασμός πρέπει να γίνεται σύμφωνα με το μέγεθος της οθόνης και τα μηχανικά εξαρτήματα.

Προθεσμία διαδικασίας

Ο χρονοδιακόπτης πρέπει να ρυθμιστεί, έτσι ώστε κάθε φορά που το παιδί εισάγει το νόμισμα, το ACVM πρέπει να ανταποκρίνεται μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα παραδίδοντας τις σοκολάτες και επιστρέφοντας εάν υπάρχει υπερβολικό ποσό.
Για παράδειγμα, εάν ο χρόνος απόκρισης είναι 10 δευτερόλεπτα, το ACVM θα πρέπει να παραδώσει τη σοκολάτα και να επιστρέψει τα χρήματα εάν η περίσσεια εντός 10 δευτερολέπτων μόλις το παιδί εισάγει το νόμισμα και υποβάλει αίτημα για σοκολάτα.

Προδιαγραφές

Από το παρακάτω σύστημα ACVM, όταν το παιδί εισάγει το νόμισμα. Τα κέρματα διαχωρίζονται σύμφωνα με τις θύρες που παρουσιάζονται, Port1, Port2, Port5. Κατά τη λήψη νομισμάτων δημιουργείται μια διακοπή από τη θύρα, αυτή η διακοπή αποστέλλεται για την ανάγνωση της αξίας του ποσού και την αύξηση.

αυτόματη - σοκολάτα - πωλητής - μηχανή

Ένα δώρο LCD εδώ εμφανίζει τα μηνύματα όπως το κόστος, ο χρόνος, το καλωσόρισμα ... κ.λπ. Υπάρχει παράδοση στο λιμάνι όπου συλλέγονται οι σοκολάτες.

Σκεύη, εξαρτήματα

Η αρχιτεκτονική υλικού ACVM έχει τις ακόλουθες προδιαγραφές υλικού

• Μικροελεγκτής 8051
• 64 KB RAM και 8MB ROM
• 64 KB μνήμη Flash
• Πληκτρολόγιο
• Μηχανικός διαλογέας νομισμάτων
• Κανάλι σοκολάτας
• Κανάλι νομισμάτων
• Ασύρματο μόντεμ USB
• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος

Λογισμικό ACVM

Πολλά προγράμματα πρέπει να γραφτούν έτσι ώστε να μπορούν να επαναπρογραμματιστούν όταν απαιτείται σε RAM / ROM όπως,

υλικό-αρχιτεκτονική-μπλοκ-διάγραμμα-του-ενεργού

• Αύξηση της τιμής σοκολάτας
• Ενημέρωση μηνυμάτων που θα εμφανίζονται σε LCD
• Αλλαγή των χαρακτηριστικών του μηχανήματος.

Ένα ενσωματωμένο σύστημα είναι ένας συνδυασμός υλικού + λογισμικού για την εκτέλεση μιας συγκεκριμένης λειτουργίας. Υπάρχουν δύο τύποι μικροεπεξεργαστών και μικροελεγκτών. Κατά το σχεδιασμό ενός ενσωματωμένου συστήματος πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένοι περιορισμοί και προδιαγραφές σχεδιασμού, έτσι ώστε ο προγραμματιστής να μπορεί να ανταποκριθεί στις προσδοκίες των πελατών και να τις παραδώσει εγκαίρως. Μια εφαρμογή ενσωματωμένου συστήματος σχέδιο Το ACVM εξηγείται σε αυτό το περιεχόμενο. Εδώ είναι μια ερώτηση ποια είναι η αιτία περιβαλλοντικών περιορισμών κατά το σχεδιασμό ενός ενσωματωμένου συστήματος;