Системата е разположение от множество единици, сглобени заедно, за да функционират съгласно дадените инструкции. Вградената система е комбинация от хардуер и софтуер, която изпълнява определена задача в рамките на определения период (което означава, че трябва да изпълнява само една конкретна задача като пералня). Основното предимство на използването на вградена система в приложение е, че то може да минимизира размера и разходите, а също така подобрява надеждността и ефективността на задачата. Тази статия прави преглед на вградения софтуерен език, вградена система програмиране , и техните функции.
Компоненти на вградени системи
Следват компонентите на вградените системи
- Вграден хардуер: Микроконтролерът е сърцето на вградената система, където множество периферни устройства са свързани с вграден хардуер за комуникационни цели.
- Вградени RTO: Вградена операционна система в реално време се използва за извършване на всички сложни (ar операции.
- Драйвери за устройства: Той действа като мост между операционните системи и периферните устройства.
- Комуникационни стекове: Използва се за комуникация с външни устройства.
- Вградени приложения: Той изпълнява предварително зададената функция на вграденото устройство.
Вградени системни компоненти
Вграден софтуер
Вграден софтуер или вградено системно програмиране е компютърен софтуер, който се използва за управление на устройства чрез предоставяне на набор от инструкции. Нарича се също така фърмуер, различни устройства с различни функционалности могат да бъдат програмирани с помощта на вграден софтуер, като се поддържат ограничения на дизайна (като ограничения на времето за реакция, строги срокове и обработени данни) и се съхраняват крайните данни в памет (Ram / Rom).
Софтуерът се контролира или инициира от машинен интерфейс. Вграденият софтуер е вграден във цялата електроника като автомобили, телефони, роботи, системи за сигурност , и т.н., което е лесно да се изпълни на 8-битова микроконтролер използване на памет до няколко KB. Той помага при обработката на сложни операции и определя точната изчислителна рамка.
Вградени системни езици за програмиране
Вграденият софтуер използва операционна система, която е операционна система в реално време, която изпълнява множество задачи едновременно. Вградените програми се програмират с помощта на C / C ++ , Phyton и Java Scripts езици и се обработват в операционни системи като ОС Linux , VxWorks , Fusion RTOS, Nucleus RTOS, micro C / OS, OSE и др. Изборът на език за програмиране играе жизненоважна роля при разработването на вграден софтуер, който се основава на определени фактори, както е показано по-долу,
- Размер : Количеството памет, което се изисква от програмата, играе важна роля, тъй като вградените процесори (микроконтролери) имат специфично количество ROM (памет само за четене) въз основа на приложението му.
- Скорост : Скоростта на изпълнение на програмата трябва да бъде бърза
- Преносимост: С помощта на една програма могат да се компилират различни процесори.
- Изпълнението е трудно
- Поддръжката е трудна.
Програмиране на вградена система на асемблерен език
Програмиране на вградена система в асемблерен език (вход) и преобразуване в език на машинно ниво (изход) с помощта на асемблер може да бъде обяснено, като се използва следният пример, където извършваме добавянето на две числа с помощта на два спектъра регистри и съхраняваме резултата в изходен регистър.
Вход
ТУК: MOV R0, # 01H
MOV # 1, # 02H
MOV A, R0
ДОБАВЕТЕ A, R1
MOV P0, A
ПРОСТО ТУК
Изход
Адрес Opcode операнд
0000 78 01
0002 79 02
0004 E8 -
0005 29 -
0006 F5 80
0008 80 00
Асемблерният код се използва за разработване на ефективен код по отношение на размера и скоростта. Разработването на по-голям код на асемблерен език става трудно, което може да доведе до по-високи разходи за разработка на софтуер и преносимостта на кода отсъства. Следователно, за да преодолеем този недостатък, използваме език на високо ниво като вграден C .
Относно C, C ++, Java и Embedded C
C Програмиране
C езикът е структурно ориентиран език, разработен от Денис Ричи. Той осигурява по-малко достъп до паметта с помощта на простия компилатор и доставя данните ефективно в съответствие с машинните инструкции. Те са приложими в широк диапазон от вградени системи до суперкомпютри.
Вграден C
Embedded C е разширение на езика C, което се използва за разработване на вградена система. Синтаксисът е подобен на езика C (като основната функция, декларация на функции, декларация на типове данни, цикли и т.н.). Основната разлика между вградения C и стандартния C език са входно-изходното адресиране на хардуер, операции с фиксирана точка и обработка на адресните пространства.
Използването на C във вградената система поради следните предимства
- Той е малък и лесен за научаване, разбиране и отстраняване на грешки в програмата.
- Всички C компилатори са съвместими с всички вградени устройства
- Той е независим от процесора (т.е. не е специфичен за определен микропроцесор или микроконтролер).
- Езикът C използва комбинацията от асемблерен език и функции на езика на високо ниво
- Той е доста ефективен, по-надежден, по-гъвкав, по-преносим между различни платформи.
- Програмите, разработени на C, са по-лесни за разбиране, отстраняване на грешки и поддръжка.
В сравнение с други езици на високо ниво C предлага по-голяма гъвкавост, тъй като е сравнително малък език, ориентиран към структурата и поддържа битово ниско ниво манипулации с данни .
C ++
Обектно-ориентираният език като C ++ не е задължителен за разработване на ефективна програма в среди с ограничени изследвания, като вградени устройства. Виртуалните функции и обработката на изключения на C ++ са някои специфични функции, които не са ефективни по отношение на пространството и скоростта на системата.
ЯВА
Вградена система може да бъде програмирана на език JAVA, като се използва виртуална машина JAVA (JVM), която осъществява достъп до много ресурси. Той намира предимно приложение в приложения от висок клас (като мобилни телефони) и предлага преносимост между системите за обработка на приложенията. Не е за предпочитане за по-малки вградени устройства.
Вградена архитектура за програмиране C и пример
Вградената архитектура за програмиране C може да се разбере с пример за използване 8051 микроконтролери , където неговата функция е да мига LED крушката, която е свързана към PORT1 на контролера и използваният компилатор е Keil C Compiler. По-долу е кодът за LED мига.
#include // директива на предварителния процесор
Void delay (int) // функция за деклариране на забавяне
Void main (void) // Основна функция
{
P1 = 0x00 // port1 е изключен, така че светодиодът е изключен и се съхранява в reg51.h
while (1) // цикъл на безкрайност
{
P1 = OxFF //// port1 е включен, така че LED е включен
delay (1000) // задаване на забавяне
P1 = 0X00 // порт1 изключен
забавяне (1000)
}
}
Закъснение на празнотата (int d) // присвояване на функция за забавяне
{
unsigned int i = 0 // променливи, присвоени локално
за (d> 0 d-)
{
за (i = 250 i> 0i–)
за (i = 248 i> 0i–)
}
}
Предимства
Следват предимствата на вградения софтуер
- Зареждането на данни е по-бързо
- Цената е ниска
- Използва по-малко ресурси.
Недостатъци
Следват недостатъците на вградения софтуер
- Надграждането е сложно
- Необходимо е всяко нулиране, ако възникнат проблеми
- Мащабируемостта за малки стойности е трудна.
Приложения
По-долу са приложенията на вградения софтуер
- Банкиране
- Автомобили
- Битова техника
- Кола
- Ракети и др.
ЧЗВ
1). Какво е вграден софтуер?
Вграден софтуер или вградено системно програмиране е компютърен софтуер, който се използва за управление на устройства чрез предоставяне на инструкции.
2). Какви са програмите, използвани във вградения системен софтуер?
Вградените системни софтуерни програми са програмирани в C или C ++, Phyton и Java Scripts.
3). Каква е разликата между вградените системи и нормалната система?
Вградената система е комбинация от хардуер и софтуер, където е проектирана за конкретна цел. Процесите се обработват последователно. Докато нормалният процесор е операционна система на RTO в реално време, той се изисква там, където има нужда от паралелно изпълнение.
4). Какви са различните видове вградени системи?
Вградените системи са класифицирани в две категории
- Въз основа на производителността и функционалните изисквания, те са допълнително класифицирани като в реално време, самостоятелни, мрежови, мобилни.
- Въз основа на производителността на микроконтролера, те допълнително се класифицират като малък, среден мащаб и сложен мащаб
5). Основни приложения на вградената система
Основните приложения на вградената система са
- Пералня
- Цифрови фотоапарати
- Музикален плейър и др.
Вградената система е комбинация от хардуер и софтуер. Където вградени софтуерни програми са програмирани в C или C ++, Phyton и Java Scripts. Те работят на Linux OS, micro C / OS, QNX и др. Езикът C е основният език за писане на вградени софтуерни кодове. По този начин това е преглед на вградения софтуер и неговата архитектура, обяснена с помощта на програма.
