Встраиваемые системы. Основные понятия

Встраиваемая система (Embedded System) может программироваться для специализированных приложений, т.е. это часть некой системы, которая имеет узкоспециализированное назначение (напр., видеоконтроллер). Она может быть запрограммирована или спроектирована для исполнения одного приложения в отличие от многоцелевых компьютерных систем. Встраиваемая система позволяет осуществлять взаимодействие человека и окружающих объектов.

Области применения встраиваемых систем:

1) Бытовая электроника (СВЧ печи, стиральные машины, холодильники).

2) Коммуникация (Мобильные телефоны, смартфоны, планшеты).

3) Аудио/Видео (МР3 плееры, цифровые фото и видеокамеры).

4) Авионика (Панели управления, Автопилоты, навигация).

5) Автомобильная электроника (Бортовые системы, система безопасности, видеорегистраторы).

6) Медицинская техника (электронные термометры, система жизнеобеспечения, слуховые аппараты).

Обобщенная структура

Встраиваемая система включает в себя:

ü вычислительное ядро (CPU)

ü аналого-цифровой преобразователь (ADC)

ü цифро-аналоговый преобразователь (DAC)

ü память (Memory)

ü интерфейс.

Интерфейсные блоки предназначены для общения с подобными системами или другими вычислительными системами общего назначения. Как правило, используются для передачи данных и поддерживают последовательный интерфейс с минимальным числом линий

ü диагностические порты.

Система должна быть спроектирована контролепригодной (BIST – Built-In Self-Test), диагностически пригодной (BISD – Built-In Self-Diagnosis) и ремонтопригодной (BISR – Built-In Self-Repair)

ü питание/охлаждение.

Питание должно быть переносимым, что накладывает ограничения на встраиваемую систему.

Виды охлаждений:

§ Пассивное охлаждение (напр., отвод тепла через корпус)

§ Активное охлаждение (напр., кулер)

§ Проектирование системы с низким потреблением питания (Low Power Design)

ü FPGA/ASIC.

FPGA (Field-Programmable Gate Array) – одна из технологий программируемых логических устройств (PLD). По сути, представляет собой цифровое устройство наподобие конструктора лего с набором программируемых логических блоков и программируемых соединений между этими блоками. Может быть сконфигурировано производителем или разработчиком после изготовления.

ASIC (application-specific integrated circuit, «интегральная схема специального назначения») — интегральная схема, специализированная для решения конкретной задачи. В отличие от интегральных схем общего назначения, специализированные интегральные схемы применяются в конкретном устройстве и выполняют строго ограниченные функции, характерные только для данного устройства; вследствие этого выполнение функций происходит быстрее и, в конечном счёте, дешевле.