Un sistema integrado es un controlador que controla muchos otros dispositivos electrónicos. Es una combinación de hardware y software integrados. Hay dos tipos de sistemas integrados microprocesadores y microcontrolador . El microprocesador se basa en el modelo / arquitectura de von Neumann (donde el programa + los datos residen en la misma ubicación de la memoria), es una parte importante del sistema informático, donde los procesadores externos y los periféricos se interconectan con él. Ocupa más área y tiene más consumo de energía. La aplicación del microprocesador son las computadoras personales. Este artículo analiza los pasos que implica el diseño de un sistema integrado.
¿Qué es un diseño de sistema integrado?
Definición: Un sistema diseñado con la integración de hardware y software juntos para una función específica con un área más grande es el diseño de sistema integrado. En el diseño de sistemas integrados, un microcontrolador juega un papel vital. El microcontrolador se basa en la arquitectura de Harvard, es un componente importante de un sistema integrado. El procesador externo, la memoria interna y los componentes de E / S están interconectados con el microcontrolador. Ocupa menos área, menos consumo de energía. La aplicación de los microcontroladores es MP3, lavadoras.
Diseño integrado
Tipos de sistemas integrados
- Ser único Sistema Integrado
- Sistema integrado en tiempo real
- Electrodomésticos en red
- Dispositivos móviles
Elementos de los sistemas integrados
- Procesador
- Microprocesador
- Microcontrolador
- Procesador de señal digital.
Pasos en el proceso de diseño del sistema integrado
Los diferentes pasos en elflujo de diseño de sistema integrado / diagrama de flujoIncluya lo siguiente.
Diseño integrado - proceso - pasos
Abstracción
En esta etapa se abstrae el problema relacionado con el sistema.
Hardware - Arquitectura de software
Se debe conocer el conocimiento adecuado de hardware y software antes de iniciar cualquier proceso de diseño.
Propiedades funcionales adicionales
Las funciones adicionales que se implementarán deben entenderse completamente a partir del diseño principal.
Familia de diseño relacionada con el sistema
Al diseñar un sistema, se debe hacer referencia a una familia de diseño anterior relacionada con el sistema.
Diseño modular
Se deben hacer diseños de módulos separados para que puedan usarse más adelante cuando sea necesario.
Cartografía
Basado en el software se realiza el mapeo. Por ejemplo, el flujo de datos y el flujo del programa se asignan en uno.
Diseño de interfaz de usuario
En el diseño de la interfaz de usuario, depende de los requisitos del usuario, el análisis del entorno y la función del sistema. Por ejemplo, en un teléfono móvil si queremos reducir el consumo de energía de los teléfonos móviles nos ocupamos de otros parámetros, para que se pueda reducir el consumo de energía.
Refinamiento
Cada componente y módulo debe refinarse adecuadamente para que el equipo de software pueda comprenderlo.
El lenguaje de descripción arquitectónica se utiliza para describir el diseño del software.
- Jerarquía de control
- Partición de estructura
- Estructura y jerarquía de datos
- Procedimiento de software.
Actividades de proceso de desarrollo de software de diseño de sistemas integrados
Hay varias métricas de diseño necesarias para diseñar cualquier sistema para que funcione correctamente, son
| Métricas de diseño / parámetros de diseño de un sistema integrado
| Función |
Disipación de potencia | Siempre mantenido bajo |
Rendimiento | Debería ser alto |
Plazos de proceso | El proceso / tarea debe completarse dentro de un tiempo específico. |
Costo de manufactura | Debe ser mantenido. |
Costo de ingeniería | Es el costo de editar, probar y depurar el hardware y el software. |
Tamaño | El tamaño se define en términos de memoria RAM / ROM / Memoria Flash / Memoria física. |
Prototipo | Es el tiempo total necesario para desarrollar un sistema y probarlo. |
La seguridad | La seguridad del sistema debe tomarse como el bloqueo del teléfono, la seguridad del usuario, como el motor, debe tomarse una medida de seguridad |
Mantenimiento | Se debe realizar un mantenimiento adecuado del sistema para evitar fallas en el sistema. |
Hora de comprar | Es el tiempo que tarda en lanzarse al mercado el producto / sistema desarrollado. |
Actividades del proceso de desarrollo de software integrado
Las actividades del proceso de desarrollo de software integrado incluyen principalmente lo siguiente.
Especificaciones
Deben hacerse las especificaciones adecuadas para que el cliente que usa el producto pueda revisar las especificaciones del producto y usarlo sin confusión alguna. Los diseñadores se enfocan principalmente en especificaciones como hardware, restricciones de diseño, período de ciclo de vida, comportamiento del sistema resultante.
Arquitectura
Se especifican las capas de arquitectura de hardware y software.
Componentes
En esta capa, se realiza el diseño de componentes. Componentes como procesador de proceso único, memorias-RAM / ROM, dispositivos periféricos, buses, etc.
Integración de sistema
En esta capa, todos los componentes se integran en el sistema y se prueban si cumplen con las expectativas de los diseñadores.
Desafíos en el diseño de sistemas integrados
Al diseñar cualquier sistema integrado, los diseñadores enfrentan muchos desafíos como los siguientes:
- Adaptabilidad al medio ambiente
- El consumo de energía
- Área ocupada
- Empaquetado e integración
- Actualización de hardware y software
- Seguridad
- Hay varios desafíos que enfrentan los diseñadores al probar el diseño, como el hardware integrado pruebas , Etapa de verificación, Mantenibilidad de la validación.
Ejemplos de diseño de sistemas integrados
- Máquina expendedora automática de chocolate (ACVM)
- Cámara digital
- Tarjeta electrónica
- Teléfono móvil
- Computadora móvil ... etc.
Máquina expendedora automática de chocolate (ACVM)
La función de diseño de ACVM es proporcionar chocolate al niño cada vez que inserta una moneda en ACVM.
Pasos de diseño
Los pasos de diseño incluyen principalmente lo siguiente.
- Requisitos
- Especificaciones
- Funcionamiento de hardware y software.
Requisitos
Cuando un niño inserta una moneda en la máquina y selecciona el chocolate en particular que quiere comprar.
Entradas
- Monedas, selección de usuario.
- Se genera una interrupción en cada puerto cada vez que se inserta una moneda.
- Se envía una notificación separada a cada puerto.
Salidas
- Chocolate
- Reembolso
- Se muestra un mensaje en la pantalla LCD como fecha, hora, mensaje de bienvenida.
Función del sistema
- Usando una interfaz gráfica de usuario, el niño le ordena al sistema qué chocolate quiere comprar.
- Donde la interfaz gráfica de usuario tiene una pantalla LCD, teclado, pantalla táctil.
- La máquina entrega el chocolate cuando el niño inserta la moneda si las monedas insertadas superan el costo real del chocolate seleccionado. La máquina ACVM devuelve el dinero.
- Con un bus síncrono universal, el propietario del ACVM puede realizar un seguimiento de la ubicación del cliente.
Métricas de diseño
Disipación de potencia
El diseño debe realizarse según el tamaño de la pantalla y los componentes mecánicos.
Fecha límite del proceso
Se debe configurar el temporizador, de modo que cada vez que el niño inserte la moneda, el ACVM debe responder en pocos segundos en la entrega de los chocolates y reembolsar el exceso.
Por ejemplo, si el tiempo de respuesta es de 10 segundos, el ACVM debe entregar el chocolate y reembolsar el dinero en caso de exceso dentro de los 10 segundos tan pronto como el niño inserte la moneda y solicite el chocolate.
Especificaciones
Desde el siguiente sistema ACVM, cuando el niño inserta la moneda. Las monedas se segregan de acuerdo con los puertos presentados, Port1, Port2, Port5. Al recibir la moneda, el puerto genera una interrupción, esta interrupción se envía a la lectura del valor de la cantidad y aumenta.
automático - chocolate - vending - máquina
Una pantalla LCD presente aquí muestra los mensajes como costo, tiempo, bienvenida, etc. Existe un puerto de entrega donde se recogen los bombones.
Hardware
La arquitectura de hardware ACVM tiene las siguientes especificaciones de hardware
- Microcontrolador 8051
- 64 KB de RAM y 8 MB de ROM
- 64 KB de memoria flash
- Teclado
- Clasificador de monedas mecánico
- Canal de chocolate
- Canal de monedas
- Módem inalámbrico USB
- Fuente de alimentación
Software de ACVM
Muchos programas deben escribirse para que puedan reprogramarse cuando sea necesario en RAM / ROM como,
diagrama-de-bloques-de-arquitectura-hardware-activo
- Aumento del precio del chocolate
- Actualización de mensajes para que se muestren en la pantalla LCD
- Cambio en las características de la máquina.
Un sistema integrado es una combinación de hardware + software para realizar una función en particular. Hay dos tipos de microprocesadores y microcontroladores. Al diseñar un sistema integrado, se deben considerar ciertas limitaciones y especificaciones de diseño, para que el desarrollador pueda cumplir con las expectativas del cliente y entregar a tiempo. Una aplicación del sistema Embedded diseño ACVM explicado en este contenido. Aquí hay una pregunta: ¿cuál es la causa de las limitaciones ambientales al diseñar un sistema integrado?
