Qu'est-ce que la conception de systèmes embarqués :étapes du processus de conception

Un système embarqué est un contrôleur, qui contrôle de nombreux autres appareils électroniques. Il s'agit d'une combinaison de matériel et de logiciels embarqués. Il existe deux types de microprocesseurs et de microcontrôleurs de systèmes embarqués. Le microprocesseur est basé sur le modèle/l'architecture de von Neumann (où le programme + les données résident dans le même emplacement mémoire), c'est une partie importante du système informatique, où les processeurs externes et les périphériques sont interfacés. Il occupe plus de surface et a plus de consommation d'énergie. L'application du microprocesseur est les ordinateurs personnels. Cet article traite des étapes impliquées dans la conception de systèmes embarqués.

Qu'est-ce qu'une conception de système embarqué ?

Définition : Un système conçu avec l'intégration de matériel et de logiciels ensemble pour une fonction spécifique avec une plus grande surface est la conception de système embarqué. Dans la conception de systèmes embarqués, un microcontrôleur joue un rôle essentiel. Le micro-contrôleur est basé sur l'architecture Harvard, c'est un composant important d'un système embarqué. Le processeur externe, la mémoire interne et les composants d'E/S sont interfacés avec le microcontrôleur. Il occupe moins de surface, moins de consommation d'énergie. L'application des microcontrôleurs est MP3, machines à laver.

Types de systèmes embarqués

• Système embarqué autonome
• Système embarqué en temps réel
• Appliances en réseau
• Appareils mobiles

Éléments des systèmes embarqués

• Processeur
• Microprocesseur
• Microcontrôleur
• Processeur de signal numérique.

Étapes du processus de conception de système embarqué

Les différentes étapes du flux/organigramme de conception de système embarqué sont les suivantes.

Abstraction

Dans cette étape, le problème lié au système est résumé.

Matériel – Architecture logicielle

Une bonne connaissance du matériel et des logiciels doit être connue avant de commencer tout processus de conception.

Propriétés fonctionnelles supplémentaires

Les fonctions supplémentaires à implémenter doivent être comprises complètement à partir de la conception principale.

Famille de conception liée au système

Lors de la conception d'un système, il convient de se référer à une famille de conception liée au système précédente.

Conception modulaire

Des conceptions de modules distinctes doivent être réalisées afin qu'elles puissent être utilisées ultérieurement en cas de besoin.

Cartographie

Basé sur le mappage logiciel est fait. Par exemple, le flux de données et le flux de programme sont mappés en un seul.

Conception de l'interface utilisateur

Dans la conception de l'interface utilisateur, cela dépend des exigences de l'utilisateur, de l'analyse de l'environnement et de la fonction du système. Par exemple, sur un téléphone portable, si nous voulons réduire la consommation électrique des téléphones portables, nous nous occupons d'autres paramètres, afin que la consommation électrique puisse être réduite.

Raffinement

Chaque composant et module doit être affiné de manière appropriée afin que l'équipe logicielle puisse comprendre.

Le langage de description architecturale est utilisé pour décrire la conception du logiciel.

• Hiérarchie de contrôle
• Partition de la structure
• Structure et hiérarchie des données
• Procédure logicielle.

Activités de processus de développement de logiciels de conception de systèmes intégrés

Il existe différentes métriques de conception requises pour concevoir un système pour qu'il fonctionne correctement, elles le sont

Métriques de conception/Paramètres de conception d'un système embarqué	Fonction
Dissipation de puissance	Toujours maintenu bas
Performance	Devrait être élevé
Délai de traitement	Le processus/tâche doit être terminé dans un délai spécifié.
Coût de fabrication	Doit être maintenu.
Coût d'ingénierie	C'est le coût de l'édition-test-débogage du matériel et du logiciel.
Taille	La taille est définie en termes de mémoire RAM/ROM/Mémoire Flash/Mémoire physique.
Prototype	C'est le temps total pris pour développer un système et le tester.
Sécurité	La sécurité du système doit être prise comme le verrouillage du téléphone, la sécurité de l'utilisateur comme la mesure de sécurité en cas de panne de moteur doit être prise
Maintenance	Un entretien approprié du système doit être effectué afin d'éviter une défaillance du système.
Délai de commercialisation	Il s'agit du temps nécessaire pour que le produit/système développé soit lancé sur le marché.

Activités de processus de développement de logiciels intégrés

Les activités du processus de développement de logiciels embarqués incluent principalement les éléments suivants.

 Spécifications

Des spécifications appropriées doivent être établies afin que le client qui utilise le produit puisse passer en revue les spécifications du produit et l'utiliser sans aucune confusion. Les concepteurs se concentrent principalement sur les spécifications telles que le matériel, les contraintes de conception, la période de cycle de vie, le comportement du système résultant.

Architecture

Les couches d'architecture matérielle et logicielle sont spécifiées.

Composants

Dans cette couche, la conception des composants est effectuée. Composants tels que processeur à processus unique, mémoires - RAM/ROM, périphériques, bus, etc.

Intégration du système

Dans cette couche, tous les composants sont intégrés au système et testés pour savoir s'il répond aux attentes des concepteurs.

Défis de la conception de systèmes embarqués

Lors de la conception de tout système embarqué, les concepteurs sont confrontés à de nombreux défis tels que les suivants :

• Adaptabilité de l'environnement
• Consommation électrique
• Zone occupée
• Packaging et intégration
• Mise à jour matérielle et logicielle
• Sécurité
• Les concepteurs sont confrontés à divers défis lorsqu'ils testent la conception, tels que les tests de matériel embarqué, l'étape de vérification, la maintenabilité de validation.

Exemples de conception de système embarqué

• Distributeur automatique de chocolat (ACVM)
• Appareil photo numérique
• Carte à puce
• Téléphone portable
• Ordinateur portable, etc.

Distributeur automatique de chocolat (ACVM)

La fonction de conception d'ACVM est de fournir du chocolat à l'enfant chaque fois que l'enfant insère une pièce dans ACVM.

Étapes de conception

Les étapes de conception comprennent principalement les suivantes.

1. Exigences
2. Spécifications
3. Fonctionnement matériel et logiciel.

Exigences

Lorsqu'un enfant insère une pièce dans la machine et sélectionne le chocolat qu'il souhaite acheter.

Entrées

• Pièces de monnaie, sélection de l'utilisateur.
• Une interruption est générée sur chaque port chaque fois qu'une pièce est insérée.
• Une notification distincte est envoyée à chaque port.

Sorties

• Chocolat
• Remboursement
• Un message s'affiche sur l'écran LCD comme la date, l'heure, le message de bienvenue.

 Fonction du système

• À l'aide d'une interface utilisateur graphique, l'enfant commande au système quel chocolat il souhaite acheter.
• Où l'interface utilisateur graphique dispose d'un écran LCD, d'un clavier et d'un écran tactile.
• La machine distribue le chocolat lorsque l'enfant insère la pièce si les pièces insérées dépassent le coût réel du chocolat sélectionné. La machine ACVM rembourse l'argent.
• À l'aide d'un bus synchrone universel, le propriétaire de l'ACVM peut suivre l'emplacement du client.

Métriques de conception

Dissipation de puissance

La conception doit être faite selon la taille de l'écran et les composants mécaniques.

Date limite du processus

Le temporisateur doit être réglé, de sorte que chaque fois que l'enfant insère la pièce, l'ACVM doit répondre en quelques secondes en livrant les chocolats et en remboursant si excédentaire.
Par exemple, si le temps de réponse est de 10 secondes, l'ACVM devrait livrer le chocolat et rembourser l'argent si excédentaire dans les 10 secondes dès que l'enfant insère la pièce et place une demande de chocolat.

Spécifications

Du système ACVM ci-dessous, lorsque l'enfant insère la pièce. Les pièces sont séparées selon les ports présentés, Port1, Port2, Port5. A la réception d'une pièce, une interruption est générée par le port, cette interruption est envoyée pour lire la valeur du montant et l'augmenter.

Un écran LCD présent ici affiche les messages comme le coût, le temps, l'accueil..etc. Il existe un port de livraison où sont récupérés les chocolats.

Matériel

L'architecture matérielle ACVM a les spécifications matérielles suivantes

• Microcontrôleur 8051
• 64 Ko de RAM et 8 Mo de ROM
• Mémoire Flash de 64 Ko
• Clavier
• Trieur de pièces mécanique
• Chaîne chocolat
• Canal de pièces
• Modem sans fil USB
• Alimentation

 Logiciel d'ACVM

 De nombreux programmes doivent être écrits afin qu'ils puissent être reprogrammés en cas de besoin dans la RAM/ROM comme,

• Augmentation du prix du chocolat
• Mise à jour des messages à afficher sur l'écran LCD
• Modification des fonctionnalités de la machine.

Un système embarqué est une combinaison de matériel + logiciel pour exécuter une fonction particulière. Il existe deux types de microprocesseurs et de microcontrôleurs. Lors de la conception d'un système embarqué, certaines contraintes et spécifications de conception doivent être prises en compte, afin que le développeur puisse répondre aux attentes du client et livrer à temps. Une application de conception de système embarqué ACVM expliquée dans ce contenu. Voici une question quelle est la cause des contraintes environnementales lors de la conception d'un système embarqué ?