introduction
Principalement à partir de trois aspects pour comprendre le concept de système embarqué
Ordinateur embarqué (17photos)
1.Fromthehardware.IntegrateCPU-basedperipheraldevicesintotheCPUchip.Forexample, intheearlycomputersbasedontheX86architecture, theCPUonlyhasthefunctionsofarithmeticunitandaccumulator, andallchipsneedtobeextendedbyexternalbridges, suchasserialports.Theyareallrealizedbytheexternal16C550 / 2serialcontrollerchip, andthecurrentserialcontrollerchiphasbeenintegratedintotheCPU, andPCshavegraphicscards, andmostembeddedprocessorshaveLCDcontrollers.Butinasenseitisequivalenttoagraphicscard.TheIXPnetworkprocessorCPUundertherelativelyhigh-endARM-likeIntelXscalearchitectureintegratesaPCIcontroller (whichcanbeconfiguredtosupport4PCIslavedevicesorconfigureitselfasaCPIslavedevice); italsointegrates3NPEnetworkprocessorengines, TwoofthemcorrespondtotwoMACaddresses, whichcanbeusedforgatewayswitching, andtheotherNPEnetworkprocessorenginesupportsDSL.AslongasaPHYchipisaddedoutside, DSLInternetaccesscanberealized .La fréquence la plus élevée de la série IXP peut atteindre 1,8 G, prend en charge la mémoire 2 G, 1 G × 10 ou 10 G × 1 Ethernet ou le canal optique Febrechannel. La série eIXP devrait être le processeur le plus élevé basé sur l'architecture du système ARM intégrée par Intel pour devenir le cœur Xscale.2.Fromthesoftwarepointofview, theapplicationisselectedinthecustomoperatingsystemkernel, andthekernelisdownloadedtotheROMaftercompilation.Theapplicationcomponentselectedwhencustomizingtheoperatingsystemkernelistocompletethe "embedding" ofthesoftware.Forexample, whenWinCEiscustomizingthekernel, therewillbecorrespondingchoices, amongwhichareWordpad, PDF, MediaPlayandsoon.Ifwechoose, AftertheCEisstarted, youcanfindthesethingsintheinterface.IfitisthewindowsoperatingsystemofthepreviousPC, mostofthethingsneedtobereinstalled.
3.Graver le noyau du logiciel ou le système de fichiers de l'application dans la ROM de la plate-forme matérielle du système intégré pour obtenir une " intégration " réelle.
La définition ci-dessus est ma définition explicite des systèmes embarqués il y a 6 ou 7 ans. Il existe de nombreuses définitions dans le livre, mais dans ce domaine, personne n'ose.
Situation en couches
Le système embarqué est divisé en 4 couches, une couche matérielle, une couche de pilote, une couche de système d'exploitation et une couche d'application.
1.Thehardwarelayeristhefoundationoftheentireembeddedsystem.IfyouarefamiliarwiththemicrocontrollerandinterfaceandcanbeprogrammedinCandassemblylanguage, startfromthehardwarelayeroftheembeddedsystem.Itisrelativelyeasy.Thehardwarelayerisalsothefoundationofthedriverlayer.AnexcellentdriverengineermustbeabletounderstandthecircuitdiagramofthehardwareandcompletethelogicdesignoftheCPLDbyhimself.Atthesametime, hemustbequitefamiliarwiththeoperatingsystemkernelanditsscheduling.Butthehardwareplatformisthefoundation, andvalue-addeddependsonthesoftware.
La couche matérielle est plus adaptée aux spécialistes de l'électronique, des communications, de l'automatisation, de la mécatronique et de l'ingénierie de l'information.
2, thedriverlayer, thispartismoredifficult, thedriverengineermustnotonlyunderstandthecircuitdiagram, butalsobeveryproficientintheoperatingsystemkernel, sothatthedriverwrittenbyitwillnotbeusedwhenthesystemiscalled.Occupytheoperatingsystemtimeslicealone, andcauseothertaskstobeinoperable, donotunderstandtheoperatingsystemkernelarchitectureandreal-timescheduling, anddonothaveagooddriverwritingstyle.Accordingtothemethodofaddingdriversmentionedinmostbooks, manypeoplecanItcanbedone, butitmaynotevenreachthelevelofajuniordriverengineer.Whentheapplicationiscalled, thedriverwrittenisjustlikewhenweopenaprogramandrunitunderwindows, andthenopenaprogram, oritwillinterruptthepreviousone.Program, orwaitforawhiletoruntheprogramopenedlater.Ifyouwanttobeagooddriver, youdon'thavethreeorfouryearsofknowledge.Itisnoteasytosucceedifyoudon'tstudythekerneloftheoperatingsystem. Cependant, le salaire est le plus élevé parmi les quatre couches des systèmes embarqués.
La couche pilote est plus adaptée aux personnes ayant des spécialisations en électronique, communications, automatisation, mécatronique et ingénierie de l'information, en particulier en architecture axée sur l'ordinateur.
3.Theoperatingsystemlayer, theoperatingsystemlayermayonlybeasimpletransplantatpresent, andfewpeoplecomefromtheoperatingsystemthathasbeenwritten, ortheoperatingsystemthatlacksarmsandlegs.Partoftheworkismostlydonebydriveengineers.Theoperatingsystemisresponsibleforsystemtaskdebugging, diskandfilemanagement, andthereal-timenatureoftheembeddedsystemisveryimportant.ItissaidthatMicrosoftinvested300peopleintheXPoperatingsystemintwoyears.Thetotalhoursare600man-years.ItisestimatedthattheNuwaHopenoperatingsystemoftheChineseAcademyofSciencesSoftwareInstitutewilltakehundredsofman-yearstocomplete.Therefore, thispartoftheworkisrelativelymeaningless.
4.Theapplicationlayerisrelativelyeasy.Ifyouknowhowtocalltheprogramminginterfacefunctionunderwindows, itwillonlychangethecompilationanddevelopmentenvironmentundertheoperatingsystem.ThisisalsotrueifprogramminginJavaisinvolved.Thealgorithminvolvedintheembeddedsystemishandledbytheprofessionalalgorithmperson, anditdoesnotneedtobeattributedtotheembeddedsystemcategory.Butifitinvolvesembeddeddatabasesunderembeddedsystems, networkprogrammingbasedonembeddedsystems, andprotocolapplicationdevelopmentbasedonacertainapplicationlevel (Parexemple, basedonSIP, H.323, Astrisk), itismorecomplicatedanddifficult.
Explication détaillée du système
1.Qu'est-ce qu'un système embarqué ?
Anembeddedsystemgenerallyreferstoanon-pcsystem, whichhascomputerfunctionsbutisnotcalledacomputerEquipmentorequipment.Itisadedicatedcomputersystemthatisapplication centrée, softwareandhardwarecanbecut, andadaptedtotheapplicationsystem'scomprehensiveandstrictrequirementsonfunction, la fiabilité, le coût, le volume, andpowerconsumption.Simplyput, theembeddedsystemintegratestheapplicationsoftwareandhardwareofthesystem, whichissimilartotheworkingmodeofbiosinpc.Ithasthecharacteristicsofsmallsoftwarecode, highautomation, andfastresponsespeed.Itisespeciallysuitableforsystemsthatrequirereal-timeandmulti-tasking..Embeddedsystemismainlycomposedofembeddedprocessor, relatedsupportinghardware, embeddedoperatingsystemandapplicationsoftwaresystem.Itisa « dispositif » qui peut fonctionner indépendamment.
Le système embarqué comprend presque tous les équipements électriques dans la vie, tels que aspalmpda, calculatrice, montre électronique, téléphone, radio, enregistreur, lecteur DVD, téléphone portable, montre téléphone, tablette, décodeur TV, routeurs, téléviseurs numériques, équipement de lecture multimédia, voitures, trains, métros, avions, appareils photo, micro-ondes, appareils photo POSmachines,machines à laver,chauffe-eau,cuisinière à induction,systèmes domotique,ascenseurs,climatisation,systèmes de sécurité,systèmes de navigation,distributeurs automatiques,téléphones portables,électronique grand public,instruments d'automatisation industrielle,équipementmédical,consoles de jeux interactifs,VR,robots,machines d'apprentissage vidéo,machines de lecture de points,etc.
Thehardwarepartoftheembeddedsystem, includingthemicroprocessor, memoryandperipheraldevices, i / oports, graphicscontrollers, etc.Theembeddedsystemisdifferentfromthegeneralcomputerprocessingsystem.Itdoesnothaveastoragemediumwithalargecapacitylikeaharddisk, butmostlyuseseprom, eepromorflashmemory (FlashMemory) asthestoragemedium.Thesoftwarepartincludesoperatingsystemsoftware (requiresreal-timeandmulti-taskoperation) andapplicationprogramming.Theapplicationprogramcontrolstheoperationandbehaviorofthesystem; andtheoperatingsystemcontrolstheinteractionbetweenapplicationprogrammingandhardware.
Deuxièmement, qu'est-ce qu'un microprocesseur intégré ?
Thecoreofanembeddedsystemisanembeddedmicroprocessor.Embeddedmicroprocessorsgenerallyhavefourcharacteristics: (1) Ithasstrongsupportforreal-timeandmulti-tâches, cancompletemulti-taskingandhasashortinterruptresponsetime, sothattheinternalcodeandreal-timeoperatingsystemexecutiontimeReducetoaminimum, (2) Ithasapowerfulstorageareaprotectionfunction, whichisbecausethesoftwarestructureoftheembeddedsystemhasbeenmodularized, andinordertoavoidthewrongcross-actionbetweenthesoftwaremodules, itisnecessarytodesignapowerfulstorageZoneprotectionfunction, butalsoconducivetosoftwarediagnosis; (3) Scalableprocessorstructure, canquicklyexpandtomeettheapplicationofhigh-performanceembeddedmicroprocessor; (4) ThepowerconsumptionoftheembeddedmicroprocessormustbeveryhighLow, en particulier pour les systèmes embarqués alimentés par batterie utilisés dans les appareils informatiques et de communication sans fil et mobiles.
3.Qu'est-ce qu'un système d'exploitation intégré ?
. Embeddedoperatingsystemisanoperatingsystemsoftwarethatsupportsembeddedsystemapplications.Itisanembeddedsystem (includinghardwareandsoftwaresystems)) Averyimportantcomponent, usuallyincludingtheunderlyinghardware-relateddriversoftware, systemkernel, devicedriverinterface, CommunicationProtocol, graphicalinterface, standardizedbrowser, etc.Browser.Theembeddedoperatingsystemhasthebasiccharacteristicsofageneraloperatingsystem, suchasbeingabletoeffectivelymanageincreasinglycomplexsystemresources; beingabletovirtualizehardware, freeingdevelopersfrombusydriverportingandmaintenance; beingabletoprovidelibraryfunctions, des pilotes, des jeux d'outils, andapplications.Comparedwithgeneraloperatingsystems, embeddedoperatingsystemshavemoreprominentfeaturesintermsofsystemreal-timeefficiency, la dépendance matérielle, la consolidation logicielle et la spécificité des applications.
Procédé de design
1. Analyse des exigences
Déterminez les tâches et les objectifs de conception et formulez les documents de spécification comme critères d'orientation et d'acceptation pour la conception suivante.
2.Conception d'architecture
La conception de l'architecture est la conception globale du système embarqué. Elle doit déterminer l'architecture globale du système embarqué et diviser fonctionnellement le logiciel et le matériel.
3.Hardwaredesign, productionandtesting
À ce stade, il est nécessaire de déterminer les modules fonctionnels de la partie matérielle et la relation entre les modules, et de terminer le composant sur cette base.
4.Softwaredesign,implementationandtesting
Cette partie des travaux est réalisée en parallèle et de manière interactive avec le développement du matériel.
5. Intégration du système
Chargezlesystèmelogicielcompletdanslesystèmematérielfabriquéetréalisezuntestsystèmecompletpourvérifiersilesfonctionsdusystèmepeuventêtremisesenœuvrecorrectement.Enfin,lelogicielcorrectestsolidifiédanslematérielcible.
6.test de performance du système et test de fiabilité
Testez si les performances finales du système répondent aux indicateurs de performances et aux exigences de la spécification de conception. Si elle est satisfaite, le logiciel correct peut être solidifié dans le matériel cible ;
Champ d'application
L'ordinateur industriel embarqué est un ordinateur industriel renforcé et amélioré, qui peut être utilisé comme contrôleur industriel de manière peu fiable dans un environnement industriel.
Les ordinateurs industriels embarqués peuvent être utilisés de manière flexible dans des environnements difficiles tels que la température et l'espace d'utilisation, y compris l'automobile, la vente au détail, la surveillance, les panneaux d'affichage électroniques, le contrôle d'usine et d'autres marchés d'applications qui nécessitent des systèmes à faible consommation d'énergie.
Impact futur
1: Le système embarqué favorise la forme et les performances de l'ordinateur pour qu'il soit plus miniaturisé, multifonctionnel et à faible consommation d'énergie.
2:Système embarqué L'ordinateur s'est développé à partir de l'ancienne structure normande vers l'informatique parallèle multiprocesseur, améliorant considérablement l'efficacité de fonctionnement et la stabilité !
3 : les systèmes embarqués sont devenus une branche majeure de la technologie informatique !
4 : le développement des systèmes embarqués est devenu aujourd'hui un symbole important du développement de la technologie informatique !
5:Modifierleconceptdesmini-ordinateursetmicro-ordinateurstraditionnels,afin quelessystèmesembarquésnedeviennentpluscontrôledumatériel informatique.Synonymedetechnologie.