ما هو تصميم النظام المضمن: خطوات عملية التصميم

جرب أداة القضاء على المشاكل





النظام المضمن هو وحدة تحكم تتحكم في العديد من الأجهزة الإلكترونية الأخرى. إنه مزيج من الأجهزة والبرامج المضمنة. هناك نوعان من الأنظمة المضمنة المعالجات الدقيقة و تحكم دقيق . يعتمد المعالج الصغير على نموذج / معمارية فون نيومان (حيث يوجد البرنامج + البيانات في نفس موقع الذاكرة) ، وهو جزء مهم من نظام الكمبيوتر ، حيث يتم توصيل المعالجات الخارجية والأجهزة الطرفية به. إنها تحتل مساحة أكبر ولديها المزيد من استهلاك الطاقة. تطبيق المعالج الدقيق هو أجهزة الكمبيوتر الشخصية. تتناول هذه المقالة الخطوات المتضمنة في تصميم النظام المضمن.

ما هو تصميم النظام المضمن؟

تعريف: النظام المصمم بدمج الأجهزة والبرامج معًا لوظيفة محددة بمساحة أكبر هو تصميم نظام مضمن. في تصميم النظام المضمن ، يلعب الميكروكونترولر دورًا حيويًا. تعتمد وحدة التحكم الصغيرة على هندسة هارفارد ، وهي عنصر مهم في نظام مضمن. المعالج الخارجي والذاكرة الداخلية ومكونات الإدخال / الإخراج متصلة بالمتحكم الدقيق. تحتل مساحة أقل ، استهلاك أقل للطاقة. تطبيق ميكروكنترولر هو MP3 ، غسالات.




تصميم مضمن

تصميم مضمن

أنواع الأنظمة المدمجة

عناصر الأنظمة المدمجة

خطوات عملية تصميم النظام المضمن

الخطوات المختلفة فيمخطط تدفق / تدفق تصميم النظام المضمنتشمل ما يلي.



التصميم المضمن - العملية - الخطوات

التصميم المضمن - العملية - الخطوات

التجريد

في هذه المرحلة يتم تجريد المشكلة المتعلقة بالنظام.

الأجهزة - هندسة البرمجيات

يجب معرفة المعرفة الصحيحة بالأجهزة والبرامج قبل البدء في أي عملية تصميم.

خصائص وظيفية إضافية

يجب فهم الوظائف الإضافية التي سيتم تنفيذها تمامًا من التصميم الرئيسي.


عائلة التصميم ذات الصلة بالنظام

عند تصميم نظام ما ، يجب أن يشير المرء إلى عائلة تصميم سابقة متعلقة بالنظام.

تصميم وحدات

يجب عمل تصميمات وحدة منفصلة بحيث يمكن استخدامها لاحقًا عند الحاجة.

رسم الخرائط

على أساس تعيين البرامج يتم ذلك. على سبيل المثال ، يتم تعيين تدفق البيانات وتدفق البرنامج في واحد.

تصميم واجهة المستخدم

يعتمد تصميم واجهة المستخدم على متطلبات المستخدم وتحليل البيئة ووظيفة النظام. على سبيل المثال ، على الهاتف المحمول ، إذا أردنا تقليل استهلاك الطاقة للهواتف المحمولة ، فإننا نعتني بالمعلمات الأخرى ، بحيث يمكن تقليل استهلاك الطاقة.

التنقيح

يجب تحسين كل مكون ووحدة نمطية بشكل مناسب حتى يتمكن فريق البرنامج من فهمها.

تستخدم لغة الوصف المعماري لوصف تصميم البرنامج.

  • التسلسل الهرمي للتحكم
  • تقسيم الهيكل
  • هيكل البيانات والتسلسل الهرمي
  • إجراء البرنامج.

أنشطة عملية تطوير برمجيات تصميم النظام المضمن

هناك العديد من مقاييس التصميم المطلوبة لتصميم أي نظام ليعمل بشكل صحيح ، هم

مقاييس التصميم / معلمات التصميم لنظام مضمن

وظيفة

تبديد الطاقة

دائما الحفاظ على مستوى منخفض

أداء

يجب أن تكون عالية

المواعيد النهائية للعملية

يجب إكمال العملية / المهمة في غضون فترة زمنية محددة.

تكلفة التصنيع

يجب الحفاظ عليها.

التكلفة الهندسية

إنها تكلفة تحرير - اختبار - تصحيح أخطاء الأجهزة والبرامج.

مقاس

يتم تحديد الحجم من حيث الذاكرة RAM / ROM / Flash Memory / Physical Memory.

النموذج المبدئي

إنه إجمالي الوقت المستغرق لتطوير نظام واختباره.

أمان

يجب أن تؤخذ سلامة النظام مثل قفل الهاتف ، ويجب اتخاذ إجراءات سلامة المستخدم مثل سلامة تعطل المحرك

اعمال صيانة

يجب إجراء الصيانة المناسبة للنظام لتجنب فشل النظام.

حان وقت التسوق

إنه الوقت الذي يستغرقه المنتج / النظام الذي تم تطويره ليتم طرحه في السوق.

أنشطة عملية تطوير البرمجيات المضمنة

تتضمن أنشطة عملية تطوير البرامج المضمنة بشكل أساسي ما يلي.

تحديد

يجب وضع المواصفات المناسبة حتى يتمكن العميل الذي يستخدم المنتج من الاطلاع على مواصفات المنتج واستخدامه دون أي لبس. يركز المصممون بشكل أساسي على المواصفات مثل الأجهزة وقيود التصميم وفترة دورة الحياة وسلوك النظام الناتج.

بنيان

يتم تحديد طبقات بنية الأجهزة والبرامج.

عناصر

في هذه الطبقة ، يتم تصميم المكونات. مكونات مثل المعالج أحادي العملية ، والذاكرة - RAM / ROM ، والأجهزة الطرفية ، والحافلات .. إلخ.

نظام التكامل

في هذه الطبقة ، يتم دمج جميع المكونات في النظام واختبار ما إذا كانت تلبي توقعات المصممين.

التحديات في تصميم النظام المضمن

أثناء تصميم أي نظام مضمن ، يواجه المصممون الكثير من التحديات مثل ما يلي ،

  • القدرة على التكيف مع البيئة
  • استهلاك الطاقة
  • المساحة المحتلة
  • التعبئة والتغليف والتكامل
  • التحديث في الأجهزة والبرامج
  • حماية
  • هناك العديد من التحديات التي يواجهها المصممون أثناء اختبار التصميم مثل الأجهزة المدمجة اختبارات ، مرحلة التحقق ، صلاحية الصيانة.

أمثلة على تصميم النظام المضمن

  • آلة بيع الشوكولاتة الأوتوماتيكية (ACVM)
  • كاميرا رقمية
  • بطاقة ذكية
  • تليفون محمول
  • كمبيوتر محمول .. إلخ.

آلة بيع الشوكولاتة الأوتوماتيكية (ACVM)

تتمثل وظيفة تصميم ACVM في توفير الشوكولاتة للطفل كلما أدخل الطفل عملة معدنية في ACVM.

خطوات التصميم

تتضمن خطوات التصميم بشكل أساسي ما يلي.

  1. متطلبات
  2. تحديد
  3. تشغيل الأجهزة والبرامج.

متطلبات

عندما يقوم الطفل بإدخال عملة معدنية في الماكينة ويختار الشوكولاتة المعينة التي يرغب في شرائها.

المدخلات

  • عملات معدنية ، اختيار المستخدم.
  • يتم إنشاء مقاطعة في كل منفذ كلما تم إدخال عملة معدنية.
  • يتم إرسال إشعار منفصل لكل منفذ.

النواتج

  • شوكولاتة
  • استرداد
  • يتم عرض رسالة على شاشة LCD مثل التاريخ والوقت ورسالة الترحيب.

وظيفة النظام

  • باستخدام واجهة مستخدم رسومية ، يأمر الطفل النظام الذي يريد الطفل شراء الشوكولاتة.
  • حيث تحتوي واجهة المستخدم الرسومية على شاشة LCD ولوحة مفاتيح وشاشة تعمل باللمس.
  • تقوم الآلة بتسليم الشوكولاتة عندما يقوم الطفل بإدخال العملة المعدنية إذا كانت العملات المعدنية التي تم إدخالها تزيد عن التكلفة الفعلية للشوكولاتة المختارة. تقوم آلة ACVM برد الأموال.
  • باستخدام ناقل متزامن عالمي ، يمكن لمالك ACVM تتبع موقع العميل.

مقاييس التصميم

تبديد الطاقة

يجب أن يتم التصميم حسب حجم العرض والمكونات الميكانيكية.

الموعد النهائي للعملية

يجب ضبط Timmer ، بحيث عندما يقوم الطفل بإدخال العملة ، يجب أن يستجيب ACVM في غضون ثوانٍ قليلة لتسليم الشوكولاتة واسترداد الأموال إذا كانت زائدة.
على سبيل المثال ، إذا كان وقت الاستجابة 10 ثوانٍ ، فيجب على ACVM تسليم الشوكولاتة وإعادة الأموال إذا كانت زائدة في غضون 10 ثوانٍ بمجرد إدخال الطفل للعملة المعدنية وتقديم طلب للشوكولاتة.

تحديد

من نظام ACVM أدناه ، عندما يقوم الطفل بإدخال العملة. يتم فصل العملات وفقًا للمنافذ المقدمة ، Port1 ، Port2 ، Port5. عند استلام العملة ، يتم إنشاء مقاطعة بواسطة المنفذ ، يتم إرسال هذه المقاطعة لقراءة قيمة المبلغ وزيادة.

آلي - شيكولاتة - بيع - ماكينات

آلي - شوكولا - بيع - آلة

تعرض شاشة LCD الموجودة هنا الرسائل مثل التكلفة والوقت والترحيب .. إلخ. يوجد تسليم الميناء حيث يتم جمع الشوكولاتة.

المعدات

تحتوي بنية أجهزة ACVM على مواصفات الأجهزة التالية

  • متحكم 8051
  • 64 كيلو بايت رام و 8 ميجا بايت روم
  • 64 كيلو بايت ذاكرة فلاش
  • لوحة المفاتيح
  • فارز العملة الميكانيكية
  • قناة الشوكولا
  • قناة العملة
  • مودم USB لاسلكي
  • مزود الطاقة

برنامج ACVM

يجب كتابة العديد من البرامج بحيث يمكن إعادة برمجتها عند الحاجة في RAM / ROM مثل ،

الأجهزة - العمارة - الكتلة - الرسم البياني - من - ACVM

مخطط كتلة-معمارية الأجهزة-النشط

  • زيادة سعر الشوكولاتة
  • تحديث الرسائل ليتم عرضها على شاشة LCD
  • تغيير في ميزات الجهاز.

النظام المضمن هو مزيج من الأجهزة + البرامج لأداء وظيفة معينة. هناك نوعان من المعالجات الدقيقة والميكروكونترولر. أثناء تصميم نظام مضمن ، يجب مراعاة قيود ومواصفات تصميم معينة ، حتى يتمكن المطور من تلبية توقعات العملاء وتقديمها في الوقت المحدد. أحد تطبيقات النظام المضمن التصميم وأوضح ACVM في هذا المحتوى. هنا سؤال ما هو سبب القيود البيئية أثناء تصميم نظام مضمن؟