O que é programação de sistema incorporado e seus idiomas

Um sistema é um arranjo de várias unidades, montadas em conjunto para funcionar de acordo com as instruções fornecidas. Um sistema embarcado é uma combinação de hardware e software, que executa uma tarefa específica dentro do período especificado (o que significa que deve executar apenas uma tarefa específica, como uma máquina de lavar). A principal vantagem de usar um sistema embarcado em um aplicativo é que ele pode minimizar o tamanho e o custo e também melhorar a confiabilidade e eficiência da tarefa. Este artigo apresenta uma visão geral das linguagens de software embarcado, programação de sistema embarcado e suas funções.

Componentes de sistemas incorporados

A seguir estão os componentes dos sistemas embarcados

• Hardware incorporado: O microcontrolador é o coração do sistema embarcado, onde vários periféricos têm interface com o hardware embarcado para fins de comunicação.
• RTOs incorporados: Um sistema operacional embutido em tempo real é usado para realizar todas as operações complexas (ar.
• Drivers de dispositivo: Ele atua como uma ponte entre os sistemas operacionais e os dispositivos periféricos.
• Pilhas de comunicação: É usado para comunicação com dispositivos externos.
• Aplicativos incorporados: Ele executa a função predefinida do dispositivo incorporado.

Software integrado

Um software embutido ou programação de sistema embutido é um software de computador, que é usado para controlar dispositivos fornecendo um conjunto de instruções. Também é denominado firmware, vários dispositivos com várias funcionalidades podem ser programados usando software embarcado, mantendo as restrições de design (como restrições de tempo de resposta, prazos rígidos e dados processados) e armazenando os dados finais na memória (Ram / Rom).

O software é controlado ou iniciado por uma interface de máquina. O software embutido está embutido em todos os eletrônicos, como carros, telefones, robôs, sistemas de segurança, etc., que é simples de ser executado em um microcontrolador de 8 bits que usa memória de até alguns KB. Ajuda no processamento de operações complexas e determina a estrutura de computação precisa.

Linguagens de programação do sistema incorporado

O software incorporado usa um sistema operacional, que é um sistema operacional em tempo real que executa várias tarefas ao mesmo tempo. Os programas embarcados são programados usando as linguagens C / C ++, Phyton e Java Scripts e são processados ​​em sistemas operacionais como Linux OS, VxWorks, Fusion RTOS, Nucleus RTOS, micro C / OS, OSE, etc. A seleção da linguagem de programação reproduz um papel vital no desenvolvimento de software embarcado, que é baseado em certos fatores, conforme mostrado abaixo,

• Tamanho :A quantidade de memória exigida por um programa desempenha um papel importante, pois os processadores embutidos (microcontroladores) têm uma quantidade específica de ROM (Read Only Memory) com base em sua aplicação.
• Velocidade :A velocidade de execução do programa deve ser rápida
• Portabilidade: Diferentes processadores podem ser compilados usando um programa.
• A implementação é difícil
• A manutenção é difícil.

Programação de um sistema incorporado em linguagem Assembly

A programação de um sistema embarcado em linguagem assembly (entrada) e sua conversão em linguagem de nível de máquina (saída) usando um montador pode ser explicada usando o exemplo a seguir, onde realizamos a adição de dois numéricos usando dois registradores separados e armazena o resultado em um registrador de saída.

Entrada

AQUI:MOV R0, # 01H

MOV # 1, # 02H

MOV A, R0

ADICIONE A, R1

MOV P0, A

SIMP AQUI

Saída

Operando Opcode de endereço

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

O código de montagem é usado para desenvolver código eficiente em termos de tamanho e velocidade. O desenvolvimento de código maior em linguagem assembly torna-se difícil, o que pode levar a um custo de desenvolvimento de software mais alto e a portabilidade do código está ausente. Portanto, a fim de superar essa desvantagem, usamos uma linguagem de alto nível, como C.

Sobre C, C ++, Java e C incorporado

Programação C

A linguagem C é uma linguagem orientada por estrutura, desenvolvida por Dennis Ritchie. Ele fornece menos acesso à memória usando o compilador simples e entrega os dados de forma eficiente de acordo com as instruções da máquina. Eles são aplicáveis ​​em uma ampla gama de sistemas embarcados a supercomputadores.

C incorporado

Embedded C é uma extensão da linguagem C, que é usada para desenvolver um sistema embarcado. A sintaxe é semelhante à linguagem C (como a função principal, declaração de funções, declaração de tipos de dados, loops, etc). A principal diferença entre a linguagem C incorporada e a linguagem C padrão é o endereçamento de entrada-saída de hardware, operações de ponto fixo e processamento de espaços de endereço.

O uso de C no sistema embarcado devido às seguintes vantagens

• É pequeno e fácil de aprender, entender e depurar o programa.
• Todos os compiladores C são compatíveis com todos os dispositivos incorporados
• É um processador independente (ou seja, não é específico para um microprocessador ou microcontrolador em particular).
• A linguagem C usa a combinação da linguagem assembly e recursos da linguagem de alto nível
• É bastante eficiente, mais confiável, mais flexível e mais portátil entre diferentes plataformas.
• Os programas desenvolvidos em C são mais fáceis de entender, depurar e manter.

Compare com outra linguagem de alto nível C oferece mais flexibilidade porque é uma linguagem orientada para estruturas relativamente pequena e suporta manipulações de dados bit a bit de baixo nível.

C ++

Linguagem orientada a objetos como C ++ não é opcional para o desenvolvimento de um programa eficiente em ambientes de restrição de pesquisa, como dispositivos embarcados. Funções virtuais e tratamento de exceções do C ++ são alguns recursos específicos que não são eficientes em termos de espaço e velocidade do sistema.

JAVA

Um sistema embarcado pode ser programado na linguagem JAVA, usando a máquina virtual JAVA (JVM) que acessa muitos recursos. Ele encontra uso principalmente em aplicativos de ponta (como telefones celulares) e oferece portabilidade entre sistemas para processar os aplicativos. Não é preferido para dispositivos embarcados menores.

Arquitetura e exemplo de programação C incorporada

A arquitetura de programação C incorporada pode ser entendida com um exemplo de uso de microcontroladores 8051, onde sua função é piscar a lâmpada LED que está conectada à PORT1 do controlador e do compilador usado é Keil C Compiler. A seguir está o código para o piscar do LED.

# include // diretiva do pré-processador
Void delay (int) // declaração da função de atraso
Void main (void ) // Função principal
{
P1 =0x00; // a porta1 está desligada, então o LED está desligado e armazenado em reg51.h
while (1) // loop de infinito
{
P1 =OxFF; //// port1 está ligado, então o LED está ligado
delay (1000); // Atribuir atraso
P1 =0X00; // porta1 desativada
delay (1000);
}
}
Void delay (int d) // atribuição de função de atraso
{
unsigned int i =0; // variáveis ​​atribuídas localmente
for (; d> 0; d-)
{
for (i =250; i> 0; i–);
for (i =248; i> 0; i–);
}
}

Vantagens

A seguir estão as vantagens do Software Incorporado

• Carregamento de dados é mais rápido
• O custo é baixo
• Utiliza menos recursos.

Desvantagens

A seguir estão as desvantagens do Software Incorporado

• A atualização é complexa
• Sempre que a redefinição é necessária, se ocorrer algum problema
• A escalabilidade para pequenos valores é difícil.

Aplicativos

A seguir estão os aplicativos de software incorporado

• Bancos
• Automóveis
• Eletrodomésticos
• Carro
• Mísseis, etc.

Perguntas frequentes

1). O que é um software integrado?

Um software embutido ou programação de sistema embutido é um software de computador, que é usado para controlar dispositivos fornecendo instruções.

2). Quais são os programas usados ​​no software de sistema incorporado?

Os programas de software do sistema embarcado são programados em C ou C ++, Phyton e Java Scripts.

3). Qual é a diferença entre sistemas embarcados e o sistema normal?

Um sistema embarcado é uma combinação de hardware e software onde é projetado para um propósito específico. Os processos são processados ​​sequencialmente. Considerando que um processador normal é um sistema operacional em tempo real de RTO, ele é necessário quando há necessidade de execução paralela.

4). Quais são os diferentes tipos de sistemas incorporados?

Os sistemas embarcados são classificados em duas categorias

• Com base no desempenho e nos requisitos funcionais, eles são ainda classificados como tempo real, autônomo, em rede, móvel.
• Com base no desempenho do microcontrolador, eles são classificados em pequena escala, média escala e escala sofisticada

5). Principais aplicações de sistema embarcado

As principais aplicações de um sistema embarcado são

• Máquina de lavar
• Câmeras digitais
• Player de música, etc.

Um sistema embarcado é uma combinação de hardware e software. Em sistemas embarcados, existem diferentes linguagens de programação usadas para diferentes fins, como controlar o desempenho de máquinas ou computadores. Atualmente, o programador de um computador tem várias opções para selecionar essas linguagens, no entanto, existem várias diferenças entre as linguagens de programação. Onde os programas de software embarcados são programados em C ou C ++, Phyton e Java Scripts. Eles são executados no sistema operacional Linux, micro C / OS, QNX, etc. A linguagem C forma a linguagem básica para escrever códigos de software embarcados. Portanto, esta é uma visão geral do Software Incorporado e sua arquitetura explicada usando um programa.