Qu'est-ce que la programmation système embarquée et ses langages

Un système est un arrangement de plusieurs unités, assemblées pour fonctionner selon les instructions données. Un système embarqué est une combinaison de matériel et de logiciel, qui effectue une tâche particulière dans la période spécifiée (ce qui signifie qu'il ne doit effectuer qu'une seule tâche spécifique comme une machine à laver). Le principal avantage de l'utilisation d'un système embarqué dans une application est qu'il peut minimiser la taille et le coût et améliore également la fiabilité et l'efficacité de la tâche. Cet article présente les langages logiciels embarqués, la programmation de systèmes embarqués et leurs fonctions.

Composants des systèmes embarqués

Ce qui suit sont les composants des systèmes embarqués

• Matériel intégré : Le microcontrôleur est le cœur du système embarqué, où plusieurs périphériques sont interfacés au matériel embarqué à des fins de communication.
• RTO intégrés : Un système d'exploitation temps réel embarqué est utilisé pour effectuer toutes les opérations complexes (ar.
• Pilotes de périphériques : Il agit comme un pont entre les systèmes d'exploitation et les périphériques.
• Pilles de communication : Il est utilisé pour communiquer avec des appareils externes.
• Applications intégrées : Il remplit la fonction prédéfinie de l'appareil embarqué.

Logiciel embarqué

Un logiciel embarqué ou une programmation de système embarqué est un logiciel informatique, qui est utilisé pour contrôler des appareils en fournissant un ensemble d'instructions. Il est également nommé firmware, divers appareils dotés de diverses fonctionnalités peuvent être programmés à l'aide d'un logiciel embarqué, en maintenant les contraintes de conception (comme les contraintes de temps de réponse, les délais stricts et les données traitées) et en stockant les données finales en mémoire (Ram/Rom).

Le logiciel est contrôlé ou lancé par une interface machine. Le logiciel embarqué est intégré à tous les appareils électroniques tels que les voitures, les téléphones, les robots, les systèmes de sécurité, etc., qui sont simples à exécuter sur un microcontrôleur 8 bits utilisant une mémoire allant jusqu'à quelques Ko. Il aide à traiter des opérations complexes et détermine le cadre de calcul précis.

Langages de programmation système intégrés

Le logiciel embarqué utilise un système d'exploitation, qui est un système d'exploitation en temps réel qui exécute plusieurs tâches à la fois. Les programmes embarqués sont programmés à l'aide des langages C/C++, Phyton et Java Scripts et sont traités sur des systèmes d'exploitation tels que Linux OS, VxWorks, Fusion RTOS, Nucleus RTOS, micro C/OS, OSE, etc. La sélection du langage de programmation joue un rôle rôle vital dans le développement de logiciels embarqués, qui est basé sur certains facteurs comme indiqué ci-dessous,

• Taille  :La quantité de mémoire requise par un programme joue un rôle important, car les processeurs embarqués (microcontrôleurs) ont une quantité spécifique de ROM (Read Only Memory) en fonction de son application.
• Vitesse :La vitesse d'exécution du programme doit être rapide
• Portabilité : Différents processeurs peuvent être compilés à l'aide d'un seul programme.
• La mise en œuvre est difficile
• La maintenance est difficile.

Programmation d'un système embarqué en langage assembleur

La programmation d'un système embarqué en langage assembleur (entrée) et sa conversion en langage machine (sortie) à l'aide d'un assembleur peuvent être expliquées à l'aide de l'exemple suivant, où nous effectuons l'addition de deux chiffres à l'aide de deux registres distincts et mémoriser le résultat dans un registre de sortie.

Saisie

ICI :MOV R0,#01H

MOV #1,#02H

MOV A,R0

AJOUTER A,R1

MOV P0,A

SIMP HERE

Sortie

Adresse         Opcode     Opérande

0000 78 01
0002 79 02
0004 E8 -
0005 29 - 0006

F5 80 0008 80 00

Le code assembleur est utilisé pour développer un code efficace en termes de taille et de vitesse. Développer un code plus volumineux en langage assembleur devient difficile, ce qui peut entraîner des coûts de développement logiciel plus élevés et la portabilité du code est absente. Par conséquent, afin de surmonter cet inconvénient, nous utilisons un langage de haut niveau tel que le C embarqué.

À propos de C, C++, Java et C embarqué

Programmation C

Le langage C est un langage orienté structure, développé par Dennis Ritchie. Il fournit moins d'accès à la mémoire à l'aide du simple compilateur et fournit les données efficacement conformément aux instructions de la machine. Ils sont applicables dans de nombreux domaines, des systèmes embarqués aux supercalculateurs.

C intégré

Le C embarqué est une extension du langage C, qui est utilisé pour développer un système embarqué. La syntaxe est similaire au langage C (comme la fonction principale, la déclaration des fonctions, la déclaration des types de données, les boucles, etc.). La principale différence entre le langage C intégré et le langage C standard réside dans l'adressage d'entrée-sortie du matériel, les opérations à virgule fixe et les espaces d'adressage de traitement.

L'utilisation de C dans le système embarqué en raison des avantages suivants

• C'est petit et facile à apprendre, comprendre et déboguer le programme.
• Tous les compilateurs C sont compatibles avec tous les appareils embarqués
• C'est un processeur indépendant (c'est-à-dire qu'il n'est pas spécifique à un microprocesseur ou microcontrôleur particulier).
• Le langage C utilise la combinaison du langage assembleur et des fonctionnalités du langage de haut niveau
• C'est assez efficace, plus fiable, plus flexible, plus portable entre les différentes plateformes.
• Les programmes développés en C sont plus faciles à comprendre, à déboguer et à maintenir.

Comparer à d'autres langages de haut niveau C offre plus de flexibilité car il s'agit d'un langage orienté structure relativement petit et prend en charge les manipulations de données de bas niveau au niveau du bit.

C++

Le langage orienté objet comme C++ n'est pas facultatif pour développer un programme efficace dans des environnements de contraintes de recherche comme les appareils embarqués. Les fonctions virtuelles et la gestion des exceptions du C++ sont des fonctionnalités spécifiques qui ne sont pas efficaces en termes d'espace et de vitesse du système.

JAVA

Un système embarqué peut être programmé en langage JAVA, en utilisant la machine virtuelle JAVA (JVM) qui accède à de nombreuses ressources. Il trouve principalement une utilisation dans les applications haut de gamme (comme les téléphones mobiles) et offre une portabilité entre les systèmes pour traiter les applications. Il n'est pas préférable pour les petits appareils intégrés.

Architecture de programmation C embarquée et exemple

L'architecture de programmation C embarquée peut être comprise avec un exemple d'utilisation de micro-contrôleurs 8051, où sa fonction est de faire clignoter l'ampoule LED qui est connectée au PORT1 du contrôleur et du compilateur utilisé est le compilateur Keil C. Ce qui suit est le code pour le clignotement de la LED.

#include            // directive du préprocesseur
Void delay (int)                //déclaration de la fonction de retard
Void main(void )             // Fonction principale
{
P1 =0x00 ; // le port1 est éteint, donc la LED est éteinte et stockée dans reg51.h
while(1)                       // boucle de l'infini
{
P1 =OxFF ; //// le port1 est allumé donc la LED est allumée
delay(1000); // affectation du délai
P1 =0X00; // port1 off
delay(1000);
}
}
Void delay (int d)  // assignation de la fonction de delay
{
unsigned int i =0; // variables affectées localement
pour (; d>0; d-)
{
pour (i=250; i>0;i–);
pour (i=248 ; i>0;i–);
}
}

Avantages

Voici les avantages du logiciel embarqué

• Le chargement des données est plus rapide
• Le coût est faible
• Utilise moins de ressources.

Inconvénients

Ce qui suit sont les inconvénients du logiciel embarqué

• La mise à niveau est complexe
• Chaque fois qu'une réinitialisation est nécessaire si des problèmes surviennent
• L'évolutivité pour les petites valeurs est difficile.

Applications

Ce qui suit sont les applications du logiciel embarqué

• Banque
• Automobiles
• Appareils ménagers
• Voiture
• Missiles, etc.

FAQ

1). Qu'est-ce qu'un logiciel embarqué ?

Un logiciel embarqué ou une programmation de système embarqué est un logiciel informatique, qui est utilisé pour contrôler les appareils en fournissant des instructions.

2). Quels sont les programmes utilisés dans le logiciel système embarqué ?

Les programmes logiciels du système embarqué sont programmés en C ou C++, Phyton et Java Scripts.

3). Quelle est la différence entre les systèmes embarqués et le système normal ?

Un système embarqué est une combinaison de matériel et de logiciel où il est conçu dans un but précis. Les processus sont traités séquentiellement. Alors qu'un processeur normal est le système d'exploitation temps réel d'un RTO, il est requis lorsqu'une exécution parallèle est nécessaire.

4). Quels sont les différents types de systèmes embarqués ?

Les systèmes embarqués sont classés en deux catégories

• En fonction des performances et des exigences fonctionnelles, ils sont en outre classés en temps réel, autonomes, en réseau, mobiles.
• En fonction des performances du microcontrôleur, ils sont en outre classés en petite, moyenne et sophistiquée échelle

5). Principales applications du système embarqué

Les principales applications d'un système embarqué sont

• Machine à laver
• Appareils photo numériques
• Lecteur de musique, etc.

Un système embarqué est une combinaison de matériel et de logiciel. Dans les systèmes embarqués, différents langages de programmation sont utilisés à différentes fins, comme contrôler les performances de machines ou d'ordinateurs. À l'heure actuelle, le programmeur d'un ordinateur dispose de plusieurs options pour sélectionner ces langages, cependant, il existe diverses dissemblances entre les langages de programmation. Où les logiciels embarqués sont programmés en C ou C++, Phyton et Java Scripts. Ils fonctionnent sous Linux OS, micro C/OS, QNX, etc. Le langage C constitue le langage de base pour l'écriture de codes logiciels embarqués. Voici donc une vue d'ensemble du logiciel embarqué et de son architecture expliquée à l'aide d'un programme.