Embedded-systems-es-overview
提供：Dev Guides
組み込みシステム-概要
システム
システムとは、そのすべてのユニットが一連の規則に従って一緒に動作する仕組みです。 また、固定された計画に従って1つまたは複数のタスクを処理、整理、または実行する方法として定義することもできます。 たとえば、時計は時間表示システムです。 そのコンポーネントは、時間を表示するための一連のルールに従います。 部品の1つが故障すると、時計は機能しなくなります。 したがって、システムでは、すべてのサブコンポーネントが互いに依存していると言えます。
組み込みシステム
その名前が示すように、埋め込みとは別のものに結び付けられたものを意味します。 組み込みシステムは、ソフトウェアが組み込まれたコンピューターハードウェアシステムと考えることができます。 組み込みシステムは、独立したシステムにすることも、大規模システムの一部にすることもできます。 組み込みシステムは、特定のタスクを実行するように設計されたマイクロコントローラーまたはマイクロプロセッサーベースのシステムです。 たとえば、火災警報器は組み込みシステムです。煙だけを感知します。
組み込みシステムには3つのコンポーネントがあります-
- ハードウェアがあります。
- アプリケーションソフトウェアがあります。
- リアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）があり、アプリケーションソフトウェアを監視し、レイテンシを制御する計画に従って、プロセッサがスケジューリングに従ってプロセスを実行できるメカニズムを提供します。 RTOSは、システムの動作方法を定義します。 アプリケーションプログラムの実行中にルールを設定します。 小規模な組み込みシステムにはRTOSがない場合があります。
そのため、組み込みシステムを、マイクロコントローラーベースのソフトウェア駆動型の信頼性の高いリアルタイム制御システムとして定義できます。
組み込みシステムの特性
- 単機能-組み込みシステムは通常、特殊な操作を実行し、同じことを繰り返します。 例：ページャーは常にページャーとして機能します。
- 厳しい制約-すべてのコンピューティングシステムは設計メトリックに制約がありますが、組み込みシステムの制約は特に厳しい場合があります。 設計メトリックは、コスト、サイズ、消費電力、パフォーマンスなどの実装の機能の尺度です。 単一のチップに収まるサイズである必要があり、リアルタイムでデータを処理するのに十分な速度で動作し、バッテリー寿命を延ばすために最小限の電力を消費する必要があります。
- リアクティブおよびリアルタイム-多くの組み込みシステムは、システム環境の変化に継続的に反応し、遅延なくリアルタイムで特定の結果を計算する必要があります。 カークルーズコントローラーの例を考えてみましょう。速度およびブレーキセンサーを継続的に監視し、反応します。 限られた時間内で繰り返し加速または減速を計算する必要があります。計算が遅れると、車の制御に失敗する可能性があります。
- マイクロプロセッサベース-マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラベースでなければなりません。
- メモリ-ソフトウェアは通常ROMに埋め込まれているため、メモリが必要です。 コンピューターに二次記憶は必要ありません。
- 接続-入力および出力デバイスを接続するには、接続された周辺機器が必要です。
- * HW-SWシステム*-より多くの機能と柔軟性のためにソフトウェアが使用されます。 パフォーマンスとセキュリティのためにハードウェアが使用されます。
利点
- 簡単にカスタマイズ可能
- 低消費電力
- 低価格
- 強化されたパフォーマンス
デメリット
- 高い開発努力
- 市場投入までの時間の延長
組み込みシステムの基本構造
次の図は、組み込みシステムの基本構造を示しています-
- センサー-物理量を測定し、それを電気信号に変換します。電気信号は、観測者またはA2Dコンバーターなどの電子機器で読み取ることができます。 センサーは、測定された量をメモリに保存します。
- * A-Dコンバーター*-アナログデジタルコンバーターは、センサーから送信されたアナログ信号をデジタル信号に変換します。
- *プロセッサとASIC *-プロセッサはデータを処理して出力を測定し、メモリに保存します。
- * D-Aコンバーター*-デジタル-アナログコンバーターは、プロセッサーから供給されたデジタルデータをアナログデータに変換します
- アクチュエータ-アクチュエータは、D-Aコンバータによって与えられた出力を、そこに保存されている実際の（予想される）出力と比較し、承認された出力を保存します。
