1.Sisteme embedded: Sistem specializat care îndeplinește o funcție sau o serie de funcții foarte bine stabilite încă din faza de proiectare. Sisteme embedded = Sisteme cu microprocesoare integrate. Caracteristici: - sunt sisteme specializate (greu de modificat); ex: partea de comanda a unui frigider, a unei masini de spălat etc.;elemente de sine stătătoare: telefonul mobil, mp3 pla yer etc.; sunt portabile; acest lucru implică: dimeniune redusă, formă compactă dar și necesitatea de consum redus; - costul sa fie cât mai mic; acest lucru implică: complexitatea sistemelor embedded trebuie să fie minimă (să nu conțină componente performante), ele fiind construite pentru un scop precis, fără a se face risipă de componente; - funcționalitate bine definită: sistemul embedded trebuie să știe ce să facă; 2.Microprocesoare specializate – microcontrolere: De cele mai multe ori sistemele embedded sunt echipate cu microcontrolere. Caracteristicile microcontrolerelor: - funcționează la frecvențe mici - sistemele rezultate prin folosirea microcontrolerelor sunt foarte simple (numărul de componente este mic) - au memorie încorporată (atât memorie program cât și memorie de date) deoarece se doresc circuite de mici dimensiuni la un cost cât mai mic. - pot exista pe circuitul de microcontroler orice tip de circuit: porturi de intrare/ieșire, timere etc Avantaje: programul care rulează este efectiv pe microcontroler, perturbațiile magnetice, electromagnetice etc nu au o influență la fel de mare asupra transferului de date între microcontroler și memorii iar accesul la memorie este mai facil decât in cazul în care memoriile se aflau în exteriorul microcontrolerului. Dezavantaje: CPU-ul dispune de o putere mai mică de procesare din cauza faptului că aria de siliciu a microcontrolerului este ocupată de celelalte circuite (memorii, timere, porturi I/O etc). Exemple: - Familia Intel MCS51 - Familia Atmel AVR (ATmega) - PIC-uri (Microchip) 3.Etape de proiectarea unui sistem (definirea sistemului): - cerințe sistem: cuprind ce trebuie să facă sistemul - cerințe funcționale: descriu cum face sistemul ceea ce se dorește; - specificații tehnice: povestirea de dinainte este adusă în termeni tehnici - specificații hardware: sunt alese componentele - specificații software: este detaliată partea de programare - specificații de testare: cum trebuie efectuate testele de funcționare Cerinte sistem: - Sunt date în general de client. - Descriu în mod trivial ce funcții trebuie să îndeplinească sistemul - Nu au un caracter tehnic dar este bine să fie cât de cât coerente
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1.Sisteme embedded:
Sistem specializat care îndeplinește o funcție sau o serie de funcții foarte bine stabilite încă din
faza de proiectare. Sisteme embedded = Sisteme cu microprocesoare integrate.
Caracteristici: - sunt sisteme specializate (greu de modificat); ex: partea de comanda a unui frigider, a
unei masini de spălat etc.;elemente de sine stătătoare: telefonul mobil, mp3 player etc.;
sunt portabile; acest lucru implică: dimeniune redusă, formă compactă dar și necesitatea
de consum redus;
- costul sa fie cât mai mic; acest lucru implică: complexitatea sistemelor embedded trebuie
să fie minimă (să nu conțină componente performante), ele fiind construite pentru un
scop precis, fără a se face risipă de componente;
- funcționalitate bine definită: sistemul embedded trebuie să știe ce să facă;
2.Microprocesoare specializate – microcontrolere:
De cele mai multe ori sistemele embedded sunt echipate cu microcontrolere.
Caracteristicile microcontrolerelor:
- funcționează la frecvențe mici
- sistemele rezultate prin folosirea microcontrolerelor sunt foarte simple (numărul de
componente este mic)
- au memorie încorporată (atât memorie program cât și memorie de date) deoarece se
doresc circuite de mici dimensiuni la un cost cât mai mic.
- pot exista pe circuitul de microcontroler orice tip de circuit: porturi de intrare/ieșire,
timere etc
Avantaje: programul care rulează este efectiv pe microcontroler, perturbațiile magnetice,
electromagnetice etc nu au o influență la fel de mare asupra transferului de date între
microcontroler și memorii iar accesul la memorie este mai facil decât in cazul în care memoriile
se aflau în exteriorul microcontrolerului.
Dezavantaje: CPU-ul dispune de o putere mai mică de procesare din cauza faptului că aria de
siliciu a microcontrolerului este ocupată de celelalte circuite (memorii, timere, porturi I/O etc).
Exemple: - Familia Intel MCS51
- Familia Atmel AVR (ATmega)
- PIC-uri (Microchip)
3.Etape de proiectarea unui sistem (definirea sistemului):
- cerințe sistem: cuprind ce trebuie să facă sistemul
- cerințe funcționale: descriu cum face sistemul ceea ce se dorește;
- specificații tehnice: povestirea de dinainte este adusă în termeni tehnici
- specificații hardware: sunt alese componentele
- specificații software: este detaliată partea de programare
- specificații de testare: cum trebuie efectuate testele de funcționare
Cerinte sistem:
- Sunt date în general de client.
- Descriu în mod trivial ce funcții trebuie să îndeplinească sistemul
- Nu au un caracter tehnic dar este bine să fie cât de cât coerente
Cerinte functionale:
- Reprezintă traducerea cerințelor de sistem într-un formalism logic și tehnic adecvat
- Sunt realizate de către proiectant
- Nu impun soluții tehnice dar bun bazele unui necesar de componente
Specificatii tehnice:
- Specificațiile tehnice nu includ scheme electrice. În această secțiune sunt precizate
elementele care vor fi folosite în proiectarea sistemului, ele fiind alese în funcție de
capacități si necesitățile de funcționare.
- Se urmăresc următoarele aspecte:
– putere de calcul: necesară algoritmilor (în funcție de complexitatea acestora)
– interfețe sistem: dacă sistemul dorit necesită o interfață I2C iar sistemul proiectat
oferă interfețe paralele, seriale dar nu si I2C
– numărul de linii I/O: linii de comunicație cu exteriorul; numărul pinilor utilizați depinde de numărul dispozitivelor periferice cu care comunică circuitul
(traductoare, senzori etc)
– necesar memorie și arhitectură memorie
– răspunsul sistemului în timp real
– consumul dorit
– mediul de dezvoltare
– integrarea programului: unii producători au încorporat în dispozitivele produse
softul necesar funcționării echipamentului, soft care este protejat pentru a nu putea
fi copiat;
– cerințele de mediu: pentru același tip de circuit pot exista mai multe prețuri; ex: un
circuit care rezistă la temperaturi extreme este mai scump decât același circuit care
are o limită inferioară de temperatură;
– costul de întreținere: PDA-uri, rutere specializate etc; dacă există necesități de
upgrade a programului, costul de întreținere crește.
Specificatii hardware: - Indică soluții tehnice reale pentru fiecare componentă a sistemului
o Microcontroller
o Achiziție de date
o Interfațare cu utilizatorul
o Comunicații Specificatii software:
- Modelarea software a sistemului
- Importante în cazul sistemelor complexe
- Definire interfețe între componentele software ale sistemului (util în reutilizarea codului)
Specificatii de testare:
- Set de operații la care este supus sistemul în final în vederea îndeplinirii specificațiilor
funcționale
- Indică modul de comportare a sistemului la fiecare operație (de testare) și parametrii de
funcționare în cadrul fiecărui test
4. Proiectarea hardware:
Pentru a putea realiza proiectarea hardware pentru un sistem embedded este necesar să
dispunem de cerințe funcționale și tehnice detaliate. Orice omisiune sau greșeală în redactarea
specificațiilor funcționale poate necesita refacerea proiectării hardware.
Alegerea arhitecturii sistemului de memorie
Depinde de flexibilitatea dorită a sistemului de memorie. Depinde de modul în care se
implementează non-volatilitatea spațiului de program.
SoC – Sistem on Chip – un singur circuit care integrează toate controlerele din sistem și sistemul de memorie
Arhitectură clasică – microprocesor, sistem de memorie, controlere-periferice
Arhitectură multiprocesor – mai multe UCP – implică arbitrarea sau comunicația între acestea
Alegerea UCP-ului
- În funcție de arhitectura sistemului și arhitectura sistemului de memorie.
- Dimensiunea cuvântului (cantitatea de informații prelucrate)
- Puterea de calcul (complexitatea algoritmilor)
- Modalitățile de interfațarea cu restul circuitelor: magistrală sistem, interfațare serială sau
paralelă.
- Instrumentele (și costul acestora) de dezvoltare
- Instruirea (sau durata instruirii) personalului
- Costul kit-urilor de dezvoltare
- Suport
- Ciclul de viață a circuitelor
- Posibilitatea de programare și debug
Alegerea oscilatorului
- Frecvență (comunicația cu alte circuite, ElectroMagnetic Compatibility)
- Oscilator RC sau cuarț - Intern sau extern
Magistrala sistem
- Magistrală multiplexată
- Decodificarea adreselor
- Wait States – pentru interfațarea cu perifericelor mai lente
- DMA
- Arbitrarea accesului (în cazul multiprocesor)
- Analiza propagării semnalelor
Sistemul de memorie - Internă sau externă
- Tipuri de circuite: ROM / RAM
- RAM – SRAM / DRAM
- ROM – PROM / EPROM / EEPROM / FLASH
- NVRAM
- Circuite de stocare magneto-optice
Periferice
- Porturi I/O (paralele) – impedanță de intrare, curent debitat
- Porturi seriale – viteză de comunicație, niveluri logice
- Interfețe seriale intercircuit – compatibilitate
- Timere
- Watchdog
- PWM
- Controlere de tastatură și display
Interfețe seriale de comunicație intercircuit
- I2C – Inter-Intergrated Circuit – SCL/SDA – până la 127 periferice master-slave –
100kHz-3.4MHz – circuite de memorie, senzori
- SPI / Microwire – Serial Peripheral Interface – SCLK/MOSI/MISO/SS – numărul de
periferice limitate de semnalele de select a masterului – 1-70MHz – CAN/CNA, senzori
Condițiile de lucru pentru dispozitiv
- Temperatură
- Umiditate
- Vibrații - Perturbații electro-magnetice
- Electrostatic Discharge (ESD)
- Posibilitatea de alimentare cu energie electrică
- Emisiile electro-magnetice (EMC) și de zgomot ale dispozitivului
Interfața utilizator
Elemente de intrare:
– Butoane
– Tastaturi matriceale
– Tastaturi seriale (PS2)
Elemente de afișare:
– LED-uri
– Caractere pe 7 segmente
– LCD-uri (monocrome/color/alfanumerice/grafice)
Achiziție de date
- Senzori:
– Analogici (necesită convertoare)
– Digitali (de obicei seriali)
- Convertoare Analog Numerice
– Rată de eșantionare
– Precizie
Elemente de comandă
- Permit comanda unor elemente de putere (motoare, electro-valve, rezistențe de încălzire)