laboratoř mikrokontrolérů

obsah

vestavěné systémy jsou jedním z nejvíce rostoucích oborů v elektrotechnice. Tisíce inženýrů vestavěných systémů pracují každý den na různých projektech vestavěných systémů a vyrábějí stále více inovativních technologií pro tento svět. Vestavěné systémy se používají v mnoha aplikacích od domácích aplikací až po průmyslové aplikace. Lékařské vybavení, mobilní telefony, závodní auta, chytré telefony, inteligentní domácí systém, digitální fotoaparáty, automatizované řízení průmyslových strojů, smart tv a téměř vše v domácnosti, kancelářích, průmyslu, letadlech mají vestavěné systémové aplikace. Všechna tato zařízení mají počítač zabudovaný v nich. Tyto počítače používají programovací jazyky. Na těchto počítačích běží většinou operační systém Linux. Začněme se učit o embedded systému a jeho aplikacích se základním zavedením embedded systému.

co je vestavěný systém?

vestavěný systém, jak název napovídá, znamená vložit něco do systému. Ve vestavěném systému je počítač zabudován do systému pro provedení konkrétního úkolu. Vestavěné systémy jsou konstruovány pro speciální účely pro konkrétní aplikace. Například v digitálním fotoaparátu je v něm zabudován mikropočítač. Účelem mikropočítače v digitálním fotoaparátu je vyfotit a některé další funkce pro ovládání, které jsou již zabudovány do mikropočítače ve formě programovacích pokynů. Některé vestavěné počítače mají operační systém Linux běží na něm, které provádějí konkrétní úkoly. Vestavěný systém má jiný účel pro různé lidi. Například někdo chce řídit rychlost stejnosměrného motoru pomocí mikrokontroléru, je to také nejjednodušší vestavěný systém a jiná osoba chce, aby chytrý telefon, který má vestavěné procesory uvnitř. Takže má různé aplikace pro různé lidi. Hlavní přehled architektury vestavěného systému je uveden níže:

Embedded system basic building block
Embedded system basic building block

Embedded systems computers:

vestavěný systém je obecně počítač, ale jeho funkce jsou menší než počítače pro všeobecné použití. protože musí provádět pouze konkrétní úkoly. Vestavěný systém počítač obsahuje CPU, který běží na pomalé rychlosti, než obecné počítače pro úsporu energie. Má méně paměti a procesory běží také na nízkých rychlostech než počítače pro všeobecné použití. Kromě tohoto vestavěného systému je v něm spuštěn software. Vývoj vestavěného softwaru je také hlavní součástí vývoje vestavěných systémů. Některé vestavěné systémy používaly pouze programovací jazyky C A C++ a některé používaly vestavěný systém Linux, což znamená, že na nich běží operační systém Linux.

takže vestavěný systém používá hardware i software pro řízení a sledování práce na mnoha zařízeních. Hardware i software jsou hlavní součástí projektů vestavěných systémů.

hardwarové komponenty vestavěného systému:

jak jsem již zmínil výše, vestavěné systémy se skládají z hardwaru i softwaru. Vestavěný systém má následující hardwarové komponenty:

  • centrální procesorová jednotka nebo mikrokontroléry.
  • napájecí obvod
  • propojovací obvod jako senzory, displeje z tekutých krystalů.
  • paměť ROM a RAM
  • časovače
  • vstupní obvody
  • výstupní obvody
  • sériová komunikační zařízení

centrální procesorová jednotka nebo procesor / mikrokontrolér:

centrální procesorová jednotka je hlavní součástí vestavěného systému. Je to jako mozek systému. Je naprogramován pomocí programovacích jazyků k provádění konkrétních úkolů. Centrální procesorová jednotka je integrovaný čip na počítači. Obsahuje aritmetickou logickou jednotku, hodiny v reálném čase, ukazatel zásobníku, počítadlo programů, sériové porty, interní přerušení a externí přerušení nemůže nic dělat sám. Ostatní periferie jsou také spojeny s procesorem. Mikroprocesor má také následující součásti připojené k němu.

microprocessor
mikroprocesor
  • RAM
  • ROM
  • časovače
  • sériové komunikační porty
  • vstupní / výstupní porty

na druhé straně mikrokontrolér je kompletní jednočipový integrovaný počítač. Má vestavěnou paměť RAM, ROM, časovače, vstupní/výstupní porty. sériové komunikační porty, Analogové na digitální převodníky, čítače a digitální na analogové konvertity, které je připravují k použití integrovaného počítače s jedním čipem. mikrokontrolér lze snadno propojit se senzory a dalšími propojovacími obvody díky zabudování vstupních / výstupních portů.Následující jsou slavné rodiny mikrořadičů.

MICROCONTROLLER
mikrokontrolér
  • mikrokontroléry Microchip PIC
  • mikrokontroléry ARM
  • mikrokontroléry AVR
  • mikrokontroléry MSP
  • mikrokontroléry Motorola
  • mikrokontroléry intel 8051

mikrokontroléry mají nízkou cenu, malou paměť, pomalou rychlost a nízkou spotřebu energie ve srovnání s procesory digitálního signálu. Mikrokontroléry lze snadno propojit s analogovými a digitálními senzory pro řízení a sledování dat, pro sběr dat.

komponenty softwaru vestavěného systému:

vývojáři vestavěného softwaru jsou také hlavní součástí vývoje vestavěného systému. Pokud je hardware tělem vestavěného systému, pak je software duší vestavěného systému. Pro vývoj vestavěných systémů se používá mnoho programovacích jazyků. V projektech založených na mikrokontrolérech se většinou používá programovací jazyk C. Mnoho jazyků byly vyvinuty pro embedded systém a každý programovací jazyk může být užitečnější pro konkrétní aplikace. Jinými slovy, jeden jazyk může být užitečný pro projekty založené na řízení a monitorování a nemusí být užitečný pro projekty integrovaného systému založené na individuálním zpracování a kondicionování. Pro vývoj vestavěných systémů se používají následující programovací jazyky.

  • hardwarové jazyky (HDL a VHDL)
  • softwarové jazyky (C, C++, JAVA, Andriod, Linux)
  • jazyky datového toku
  • hybridní jazyky

vestavěné systémové obvody propojující fyzický svět:

vestavěné systémy rozhraní s vnějším světem prostřednictvím senzorů a převodníků. Senzory mohou být analogového nebo digitálního typu. Jak víte, mikropočítače mohou rozumět pouze digitálním hodnotám. analogově-digitální převodníky se používají k propojení analogových senzorů s vestavěnými systémovými procesory a mikrokontroléry. Mnoho mikrokontrolérů má zabudovaný analogový digitální převodník a digitální analogové převodníky. Například v dálkovém monitorování vestavěného systému, je třeba rozhraní teplotní čidlo, světelný senzor, senzor vlhkosti a další senzory číst jeho hodnoty. Všechny tyto senzory jsou analogové senzory. Takže musíte potřebovat analogový digitální převodník. Vestavěné systémy také komunikují s externími zařízeními pomocí následujících funkcí:

  • sériová komunikace
  • USB
  • I2C komunikace
  • CAN ( controller Area Network)
  • Ethernet
  • webové servery
  • digitální a analogové vstupní/výstupní porty

typy vestavěných systémů:

vestavěné systémy jsou klasifikovány do dvou skupin na základě výkonu, funkčních požadavků. Podle použití procesorů a mikrokontrolérů. Vestavěné systémy mají dva typy.

  1. na základě výkonu mikrokontrolérů.
  2. na základě výkonu a funkčního požadavku.

na základě výkonu mikrokontrolérů jsou vestavěné systémy dále rozděleny do tří skupin:

  1. malé vestavěné systémy.
  2. Střední vestavěné systémy
  3. velké vestavěné systémy

na základě výkonu a požadavku vestavěného projektu jsou vestavěné systémy rozděleny do čtyř skupin:

  1. real time embedded systems
  2. stand alone
  3. networked
  4. mobilní aplikace embedded software

aplikace embedded systému:

jak jsem již zmínil mnoho příkladů vestavěných systémů na začátku článku. Embedded pole mají obrovské aplikace v oblasti medicíny, automatizace průmyslu, chytrý telefon, smart Tv, letadla a mnoho dalších. Seznam nejnovějších projektů pro poslední rok vestavěného systému je uveden níže:

  1. domácí řídicí systém prostřednictvím hlasu
  2. monitorování elektřiny v reálném čase, aby se ušetřilo krádeží
  3. inteligentní fakturační systém energie
  4. inteligentní monitorovací systém sítě
  5. inteligentní síťová stanice
  6. ochrana před nehodami v reálném čase pomocí gsm
  7. vzdálený monitorovací systém využívající mikrokontrolér gsm a pic
  8. inteligentní monitorovací systém správa a vizualizace sítě

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.