임베디드 시스템 디자인이란:디자인 프로세스의 단계

임베디드 시스템은 다른 많은 전자 장치를 제어하는 ​​컨트롤러입니다. 임베디드 하드웨어와 소프트웨어의 조합입니다. 임베디드 시스템에는 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러의 두 가지 유형이 있습니다. 마이크로 프로세서는 폰 노이만 모델/아키텍처(프로그램 + 데이터가 동일한 메모리 위치에 있는 경우)를 기반으로 하며 외부 프로세서 및 주변 장치가 인터페이스되는 컴퓨터 시스템의 중요한 부분입니다. 더 많은 면적을 차지하고 더 많은 전력을 소비합니다. 마이크로 프로세서의 응용 프로그램은 개인용 컴퓨터입니다. 이 문서에서는 임베디드 시스템 설계와 관련된 단계에 대해 설명합니다.

임베디드 시스템 디자인이란 무엇입니까?

정의: 더 넓은 영역의 특정 기능을 위해 하드웨어와 소프트웨어를 함께 내장하여 설계된 시스템을 내장형 시스템 설계라고 합니다. 임베디드 시스템 설계에서 마이크로컨트롤러는 중요한 역할을 합니다. 마이크로 컨트롤러는 하버드 아키텍처를 기반으로 하며 임베디드 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 외부 프로세서, 내부 메모리 및 I/O 구성 요소는 마이크로컨트롤러와 인터페이스됩니다. 면적을 적게 차지하고 전력 소비가 적습니다. 마이크로컨트롤러의 응용은 MP3, 세탁기입니다.

임베디드 시스템 유형

<울>

독립형 임베디드 시스템

실시간 임베디드 시스템

네트워크 기기

휴대기기

임베디드 시스템의 요소

<울>

프로세서

마이크로프로세서

마이크로컨트롤러

디지털 신호 프로세서.

임베디드 시스템 설계 프로세스의 단계

임베디드 시스템 설계 흐름/흐름 다이어그램의 여러 단계에는 다음이 포함됩니다.

추상화

이 단계에서 시스템과 관련된 문제가 추상화됩니다.

하드웨어 – 소프트웨어 아키텍처

디자인 프로세스를 시작하기 전에 알아야 할 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 적절한 지식입니다.

추가 기능 속성

구현할 추가 기능은 기본 디자인에서 완전히 이해해야 합니다.

시스템 관련 디자인 제품군

시스템을 디자인할 때 이전 시스템 관련 디자인 제품군을 참조해야 합니다.

모듈식 디자인

나중에 필요할 때 사용할 수 있도록 별도의 모듈 디자인을 만들어야 합니다.

매핑

소프트웨어 매핑을 기반으로 수행됩니다. 예를 들어 데이터 흐름과 프로그램 흐름이 하나로 매핑됩니다.

사용자 인터페이스 디자인

사용자 인터페이스 디자인에서는 사용자 요구 사항, 환경 분석 및 시스템 기능에 따라 달라집니다. 예를 들어, 휴대폰에서 휴대폰의 전력 소비를 줄이려면 전력 소비를 줄일 수 있도록 다른 매개변수를 처리합니다.

세련

모든 구성 요소와 모듈은 소프트웨어 팀이 이해할 수 있도록 적절하게 개선되어야 합니다.

아키텍처 설명 언어는 소프트웨어 디자인을 설명하는 데 사용됩니다.

• 제어 계층
• 구조 분할
• 데이터 구조 및 계층 구조
• 소프트웨어 절차.

임베디드 시스템 설계 소프트웨어 개발 프로세스 활동

시스템이 제대로 작동하도록 설계하는 데 필요한 다양한 설계 기준이 있습니다.

<표 스타일="높이:834px;" 너비="842"> 임베디드 시스템의 설계 지표/설계 매개변수

함수

전력 소모

항상 낮게 유지

성능

높아야 함

처리 마감일

프로세스/작업은 지정된 시간 내에 완료되어야 합니다.

제조 비용

유지되어야 합니다.

엔지니어링 비용

하드웨어 및 소프트웨어의 편집-테스트-디버그 비용입니다.

크기

크기는 메모리 RAM/ROM/플래시 메모리/물리적 메모리로 정의됩니다.

프로토타입

시스템 개발 및 테스트에 소요된 총 시간입니다.

안전

전화 잠금과 같은 시스템 안전, 엔진 고장 안전 조치와 같은 사용자 안전 취해야 함

유지 관리

시스템 오류를 방지하려면 시스템을 적절하게 유지보수해야 합니다.

출시 시간

개발된 제품/시스템이 시장에 출시되기까지 걸리는 시간입니다.

임베디드 소프트웨어 개발 프로세스 활동

임베디드 소프트웨어 개발 프로세스 활동에는 주로 다음이 포함됩니다.

사양

제품을 사용하는 고객이 제품의 사양을 보시고 혼선 없이 사용할 수 있도록 적절한 사양을 작성하여야 합니다. 설계자는 주로 하드웨어, 설계 제약, 수명 주기 기간, 결과 시스템 동작과 같은 사양에 중점을 둡니다.

건축물

하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처 계층이 지정됩니다.

구성 요소

이 레이어에서 구성 요소 디자인이 완료됩니다. 단일 프로세스 프로세서, 메모리-RAM/ROM, 주변 장치, 버스 등의 구성 요소

시스템 통합

이 레이어에서 모든 구성 요소는 시스템에 통합되어 디자이너의 기대치를 충족하는지 테스트합니다.

임베디드 시스템 설계의 과제

임베디드 시스템을 설계하는 동안 디자이너는 다음과 같은 많은 문제에 직면합니다.

<울>

환경 적응성

전력 소비

점유 영역

패키징 및 통합

하드웨어 및 소프트웨어 업데이트

보안

임베디드 하드웨어 테스트, 검증 단계, 검증 유지 보수성과 같은 디자인을 테스트하는 동안 디자이너가 직면하는 다양한 문제가 있습니다.

임베디드 시스템 설계 예

<울>

초콜릿 자동 판매기(ACVM)

디지털 카메라

스마트 카드

휴대전화

모바일 컴퓨터 등

자동 초콜릿 자판기(ACVM)

ACVM의 디자인 기능은 어린이가 ACVM에 동전을 넣을 때마다 어린이에게 초콜릿을 제공하는 것입니다.

디자인 단계

설계 단계에는 주로 다음이 포함됩니다.

<올>

요구 사항

사양

하드웨어 및 소프트웨어 작동

요구사항

아이가 기계에 동전을 넣고 사고 싶은 초콜릿을 고를 때.

입력

<울>

동전, 사용자 선택

코인이 삽입될 때마다 각 포트에서 인터럽트가 생성됩니다.

각 포트에 별도의 알림이 전송됩니다.

출력

<울>

초콜릿

환불

날짜, 시간, 환영 메시지와 같은 메시지가 LCD에 표시됩니다.

시스템 기능

<울>

그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 어린이가 구입하려는 초콜릿을 시스템에 명령합니다.

그래픽 사용자 인터페이스에 LCD, 키패드, 터치 스크린이 있는 경우

삽입된 동전이 선택한 초콜릿의 실제 가격보다 많을 경우 어린이가 동전을 넣으면 기계가 초콜릿을 배달합니다. ACVM 기계가 환불합니다.

범용 동기 버스를 사용하여 ACVM 소유자는 클라이언트 위치를 추적할 수 있습니다.

디자인 지표

전력 소모

디자인은 디스플레이 크기 및 기계적 구성 요소에 따라 이루어져야 합니다.

처리 기한

아이가 동전을 넣을 때마다 ACVM이 초콜릿 배달에 몇 초 안에 응답하고 초과 시 환불하도록 타이머를 설정해야 합니다.
예를 들어 응답 시간이 10초인 경우 ACVM은 초콜릿을 배달하고 아이가 코인을 넣고 초콜릿을 달라고 하면 10초 이내로 초과시 환불해 주세요.

사양

아래 ACVM 시스템에서 아이가 코인을 넣으면 됩니다. 코인은 제시된 포트(Port1, Port2, Port5)에 따라 분리됩니다. 코인을 수신하면 포트에서 인터럽트가 발생하고 이 인터럽트는 금액 값을 읽고 증가하도록 전송됩니다.

여기에 있는 LCD는 비용, 시간, 환영 등의 메시지를 표시합니다. 초콜릿을 모으는 항구 배달이 있습니다.

하드웨어

ACVM 하드웨어 아키텍처에는 다음과 같은 하드웨어 사양이 있습니다.

<울>

마이크로컨트롤러 8051

64KB RAM 및 8MB ROM

64KB 플래시 메모리

키패드

기계식 동전 분류기

초콜릿 채널

코인 채널

USB 무선 모뎀

전원 공급 장치

ACVM의 소프트웨어

RAM/ROM에서 필요할 때 다시 프로그래밍할 수 있도록 많은 프로그램을 작성해야 합니다.

<울>

초콜릿 가격 인상

LCD에 표시할 메시지 업데이트

기계의 기능 변경

임베디드 시스템은 특정 기능을 수행하기 위한 하드웨어 + 소프트웨어의 조합입니다. 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러의 두 가지 유형이 있습니다. 임베디드 시스템을 설계하는 동안 개발자가 고객의 기대를 충족하고 제 시간에 제공할 수 있도록 특정 설계 제약 및 사양을 고려해야 합니다. 이 콘텐츠에서 설명하는 임베디드 시스템 설계 ACVM의 응용. 다음은 임베디드 시스템을 설계하는 동안 환경적 제약의 원인이 무엇인지에 대한 질문입니다.