O que é design de sistema incorporado:etapas no processo de design

Um sistema Embedded é um controlador que controla muitos outros dispositivos eletrônicos. É uma combinação de hardware e software embutidos. Existem dois tipos de microprocessadores e microcontroladores de sistemas embarcados. O microprocessador é baseado no modelo / arquitetura de von Neumann (onde programa + dados residem no mesmo local de memória), é uma parte importante do sistema de computador, onde processadores externos e periféricos fazem interface com ele. Ocupa mais área e tem maior consumo de energia. A aplicação do microprocessador é em computadores pessoais. Este artigo discute as etapas que envolvem o design de sistemas embarcados.

O que é um design de sistema incorporado?

Definição: Um sistema projetado com a incorporação de hardware e software juntos para uma função específica com uma área maior é o projeto de sistema embarcado. No projeto de sistema embarcado, um microcontrolador desempenha um papel vital. O microcontrolador é baseado na arquitetura Harvard, é um componente importante de um sistema embarcado. Processador externo, memória interna e componentes de E / S têm interface com o microcontrolador. Ocupa menos área, menos consumo de energia. A aplicação de microcontroladores é MP3, máquinas de lavar.

Tipos de sistemas incorporados

• Sistema integrado autônomo
• Sistema incorporado em tempo real
• Dispositivos em rede
• Dispositivos móveis

Elementos de sistemas incorporados

• Processador
• Microprocessador
• Microcontrolador
• Processador de sinal digital.

Etapas no processo de design do sistema incorporado

As diferentes etapas no diagrama de fluxo / fluxo de projeto de sistema embarcado incluem o seguinte.

Abstração

Nesta etapa o problema relacionado ao sistema é abstraído.

Hardware - Arquitetura de software

O conhecimento adequado de hardware e software deve ser conhecido antes de iniciar qualquer processo de design.

Propriedades funcionais extras

As funções extras a serem implementadas devem ser compreendidas completamente a partir do design principal.

Família de design relacionado ao sistema

Ao projetar um sistema, deve-se referir-se a uma família de projeto anterior relacionada ao sistema.

Design modular

Projetos de módulo separados devem ser feitos para que possam ser usados ​​posteriormente, quando necessário.

Mapeamento

Com base no software, o mapeamento é feito. Por exemplo, o fluxo de dados e o fluxo do programa são mapeados em um.

Design da interface do usuário

No design da interface do usuário, depende dos requisitos do usuário, da análise do ambiente e da função do sistema. Por exemplo, em um telefone celular, se queremos reduzir o consumo de energia dos telefones celulares, cuidamos de outros parâmetros, para que o consumo de energia possa ser reduzido.

Refinamento

Cada componente e módulo deve ser refinado apropriadamente para que a equipe de software possa entender.

A linguagem de descrição arquitetônica é usada para descrever o design do software.

• Hierarquia de controle
• Partição da estrutura
• Estrutura e hierarquia de dados
• Procedimento do software.

Atividades do processo de desenvolvimento de software de design de sistema incorporado

Existem várias métricas de design necessárias para projetar qualquer sistema para funcionar corretamente, elas são

Métricas de projeto / Parâmetros de projeto de um sistema incorporado	Função
Dissipação de energia	Sempre mantido baixo
Desempenho	Deve ser alto
Prazos do processo	O processo / tarefa deve ser concluído dentro de um tempo especificado.
Custo de fabricação	Deve ser mantido.
Custo de engenharia	É o custo para editar-testar-depurar hardware e software.
Tamanho	O tamanho é definido em termos de memória RAM / ROM / Flash / Memória física.
Protótipo	É o tempo total gasto para desenvolver um sistema e testá-lo.
Segurança	A segurança do sistema deve ser tomada como o travamento do telefone, a segurança do usuário, como na quebra do motor, deve ser tomada
Manutenção	Deve ser realizada uma manutenção adequada do sistema, a fim de evitar falhas no sistema.
Tempo de lançamento no mercado	É o tempo necessário para que o produto / sistema desenvolvido seja lançado no mercado.

Atividades do processo de desenvolvimento de software incorporado

As atividades do processo de desenvolvimento de software integrado incluem principalmente o seguinte.

Especificações

Especificações adequadas devem ser feitas para que o cliente que usa o produto possa percorrer as especificações do produto e usá-lo sem qualquer confusão. Os designers se concentram principalmente em especificações como hardware, restrições de design, período de ciclo de vida, comportamento do sistema resultante.

Arquitetura

Camadas de arquitetura de hardware e software são especificadas.

Componentes

Nesta camada, o design dos componentes é feito. Componentes como processador de processo único, memórias RAM / ROM, dispositivos periféricos, barramentos ... etc.

Integração do sistema

Nesta camada, todos os componentes são integrados ao sistema e testados se seus designers estão de acordo com as expectativas.

Desafios no design de sistema incorporado

Ao projetar qualquer sistema embarcado, os designers enfrentam muitos desafios, como os seguintes:

• Adaptabilidade ao ambiente
• Consumo de energia
• Área ocupada
• Empacotamento e integração
• Atualização de hardware e software
• Segurança
• Existem vários desafios que os designers enfrentam ao testar o design, como teste de hardware integrado, estágio de verificação, capacidade de manutenção da validação.

Exemplos de design de sistema incorporado

• Máquina automática de venda de chocolate (ACVM)
• Câmera digital
• cartão inteligente
• Celular
• Computador móvel..etc.

Máquina automática de venda de chocolate (ACVM)

A função de design do ACVM é fornecer chocolate à criança sempre que a criança inserir uma moeda no ACVM.

Etapas do projeto

As etapas de design incluem principalmente o seguinte.

1. Requisitos
2. Especificações
3. Hardware e software funcionando.

Requisitos

Quando uma criança insere uma moeda na máquina e seleciona o chocolate específico que deseja comprar.

Entradas

• Moedas, seleção do usuário.
• Uma interrupção é gerada em cada porta sempre que uma moeda é inserida.
• Uma notificação separada é enviada para cada porta.

Saídas

• chocolate
• Reembolsar
• Uma mensagem é exibida no LCD como data, hora, mensagem de boas-vindas.

Função do sistema

• Usando uma interface gráfica de usuário, a criança comanda o sistema qual chocolate a criança deseja comprar.
• Onde a interface gráfica do usuário tem um LCD, teclado, tela sensível ao toque.
• A máquina entrega o chocolate quando a criança insere a moeda, se as moedas inseridas excederem o custo real do chocolate selecionado. A máquina ACVM devolve o dinheiro.
• Usando um barramento síncrono universal, o proprietário do ACVM pode rastrear a localização do cliente.

Métricas de design

Dissipação de energia

O design deve ser feito de acordo com o tamanho da tela e os componentes mecânicos.

Prazo do Processo

O temporizador deve ser configurado, de forma que sempre que a criança inserir a moeda, a ACVM deve responder dentro de alguns segundos na entrega dos chocolates e reembolsar o excesso.
Por exemplo, se o tempo de resposta é de 10 segundos, a ACVM deve entregar o chocolate e devolveremos o dinheiro em excesso dentro de 10 segundos assim que a criança inserir a moeda e solicitar o chocolate.

Especificações

Do sistema ACVM abaixo, quando a criança insere a moeda. As moedas são segregadas de acordo com as portas apresentadas, Porta1, Porta2, Porta5. Ao receber a moeda, uma interrupção é gerada pela porta, esta interrupção é enviada para ler o valor da quantidade e aumentar.

Um LCD presente aqui exibe as mensagens como custo, tempo, boas-vindas ... etc. Existe uma porta de entrega onde os chocolates são coletados.

Hardware

A arquitetura de hardware ACVM tem as seguintes especificações de hardware

• Microcontrolador 8051
• 64 KB de RAM e 8 MB de ROM
• 64 KB de memória Flash
• Teclado
• Classificador mecânico de moedas
• Canal de chocolate
• Canal de moedas
• Modem USB sem fio
• Fonte de alimentação

Software de ACVM

Muitos programas devem ser escritos para que possam ser reprogramados quando necessário em RAM / ROM, como,

• Aumento no preço do chocolate
• Atualizando mensagens a serem exibidas no LCD
• Mudança nos recursos da máquina.

Um Embedded System é uma combinação de hardware + software para executar uma função específica. Existem dois tipos de microprocessadores e microcontroladores. Ao projetar um sistema embarcado, certas restrições e especificações de projeto devem ser consideradas, para que o desenvolvedor possa atender às expectativas do cliente e entregar no prazo. Uma aplicação de design de sistema integrado ACVM explicado neste conteúdo. Aqui está uma pergunta:qual é a causa das restrições ambientais durante o projeto de um sistema embarcado?