4,160 matches
-
microunde, al mașinilor de spălat automateă sau în sistemele de control al proceselor industriale, robotică, avionică și senzorică. 1.1. Introducere Sistemul embedded (sistem dedicat, sistem înglobată este o noțiune ce definește un sistem de structuri de calcul hard si soft, circuite electronice respectiv componente electromecanice, conceput pentru a realiza o funcție specifică (sistem dedicat unei aplicațiiă. Sistemele embedded stau la baza oricărui sistem modern miniaturizat sau așa zis “semiinteligent”. O altă definiție a sistemelor embedded ([3]Ă este că sunt
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
oprește brusc. În anumite aplicații există o cerință mai nuanțată, și anume timpul mediu pentru o anumită sarcină este limitat și la fel și numărul de cazuri în care se depășește un anumit timp maxim de execuție. Această abordare, numită soft real-time, se folosește în cazurile în care se permite depășirea ocazională a constrângerilor de timp pentru un eveniment, atâta timp cât acest lucru nu se întâmplă prea des. Performanța în timp real este foarte dependentă de aplicație. Foarte multe aplicații ale sistemelor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
în întregime în memoria internă a procesorului sau microcontrolerului, în alte situații trebuie să încapă într-un cip extern de memorie de mici dimensiuni. Importanța mărimii memoriei se traduce astfel în accent sporit pe mărimea codului și complică semnificativ dezvoltarea softului pentru acel sistem embedded, soft care poate să funcționeze perfect, dar să aibă necesar de resurse mai mare decât cele oferite de soluția hardware (procesor-memorie) impusă de prețul limită al sistemului. Optimizarea consumului este critică pentru sistemele embedded alimentate de la
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
a procesorului sau microcontrolerului, în alte situații trebuie să încapă într-un cip extern de memorie de mici dimensiuni. Importanța mărimii memoriei se traduce astfel în accent sporit pe mărimea codului și complică semnificativ dezvoltarea softului pentru acel sistem embedded, soft care poate să funcționeze perfect, dar să aibă necesar de resurse mai mare decât cele oferite de soluția hardware (procesor-memorie) impusă de prețul limită al sistemului. Optimizarea consumului este critică pentru sistemele embedded alimentate de la baterii, dar o altă motivație
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
rula pe microcontroler. O mare atenție trebuie acordată testării și depanării, orice dezvoltare de produs nou necesitând un plan de testare bine pus la punct. Greutatea dezvoltării aplicațiilor embedded rezidă în faptul că trebuie cunoscute foarte bine și hardul și softul. Ambele părți se dezvoltă în paralel, iar erorile pot fi cauzate de oricare dintre ele, de multe ori problema fiind căutată în software când, de fapt, era în hardware (acesta este totuși cazul mai rar întâlnită. Celelalte faze sunt comune
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
totuși cazul mai rar întâlnită. Celelalte faze sunt comune dezvoltării oricărui produs nou, electronic sau nu, și nu fac obiectul acestei lucrări. Un sistem embedded se compune din: elemente de intrare - senzori (pentru culegerea de informațiiă, unitate de calcul (CPU), soft specializat, elemente de ieșire - actuatoare (pentru controlul unor fenomene fizice). Un microcalculator reprezintă un ansamblu ce include unitatea de calcul, memorii (de date / programă și dispozitive de intrare/ieșire sau dispozitive periferice. Unitatea de calcul centrală (CPU), denumită uneori procesor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
memorie RAM atașat peste cipul procesor în tehnologia Package on Package (PoP). Această soluție asigură reducerea dimensiunilor sistemului de calcul și contribuie la reducerea prețului total. Sistemul rulează rapid aplicațiile Linux, dar producătorul evită să colaboreze cu comunitatea dezvoltatorilor de soft open-source și liber pentru a dezvolta drivere pentru toate modulele integrate în dispozitiv. Acesta este unul din motivele pentru care anumiți utilizatori de sisteme tip Single Board Computer care rulează sistemul de operare Linux au început să se orienteze către
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
prezentată în figura 2.23, este extrem de simplă, tip acumulator, și putea lucra cu date pe 8 biți și adrese pe 16 biți, Toate procesoarele Intel apărute ulterior au asigurat compatibilitate înapoi cu vechile procesoare pentru a putea rula tot softul deja dezvoltat pentru această familie de procesoare. Există la momentul de față un număr foarte mare de procesoare compatibile x86 în oferta multor producători de dispozitive semiconductoare. Cele mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
16MIPS) și calitatea ceva mai scăzută a uneltelor software în comparație cu alte familii de microcontrolere. Există mai multe criterii pentru selecția tipului microcontrolerului pentru o aplicație industrială dată, mai importante putând fi considerate următoarele: prețul, performanța, informațiile existente pe Internet, uneltele soft folosite, uneltele hard folosite și existența la distribuitorii de componente electronice a produsului. S-au avut în vedere familii reprezentative de microcontrolere pe 8 biți - Intel 8051 și derivate, Motorola / Freescale 68HC 05/08/11, Atmel AVR, Texas Instruments MSP430
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
producerea unei cantități mari de informație referitoare la familia AVR. De asemenea, majoritatea cărților din domeniul microcontrolerelor se referă la microcontrolerele AVR sau PIC. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 69 • Uneltele soft vizează performanțele și costul asambloarelor, compilatoarelor, simulatoarelor și mediilor integrate de dezvoltare folosite în dezvoltarea aplicațiilor cu microcontrolere. Pentru reducerea timpului de dezvoltare este de dorit să se lucreze cu limbaje de nivel înalt (C, Pascal sau Basică și nu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
sau numărarea unor impulsuri/evenimente externe într-un timp dat sau a duratei între două astfel de impulsuri succesive. Acest lucru se poate realiza cu circuite logice externe (porți, bistabile, numărătoare, dispozitive programabile de gen PAL, PLA, PLD, FPGAĂ, prin soft, cu ajutorul buclelor de întârziere (similar celor folosite în lucrarea anterioarăă sau cu module integrate în microcontroler de tip timer/counter dedicate acestui gen de aplicații. Datorită încetățenirii în vorbirea curentă a specialiștilor a termenului din limba engleză „timer” vom folosi
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
salveze în orice locație de memorie fără intervenția procesorului eșantioanele achiziționate. Parametrii principali ai modulului ADC10 sunt: • rată de eșantionare mai mare de 200kSps • conversie monotonă fără coduri lipsă • circuit de eșantionare și memorare cu timpi programabili • conversie inițiată prin soft sau de către modulul Timer A Capitolul 4 Dispozitivele periferice ale sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 106 • generator integrat de tensiune de referință selectabilă prin software (1.5 V sau 2.5 VĂ • referință internă sau externă de tensiune, selectate
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
este limitată doar la sistemele de comandă și control cu resurse hardware bogate - memorie suficientă, linii I/ O suficiente, putere de procesare mare. Avantajul acestei soluții rezidă în standardizarea sa ușurința accesului oferit și larga răspândire. Practic, nu este necesar soft special de comunicare cu sistemul de control, orice browser web (Internet Explorer, Netscape, Operaă putând fi folosit. În plus, accesul din Internet al unui asemenea sistem poate fi realizat simplu, utilizând tehnicile și procedurile standard de configurare a rețelelor de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
stângaă și programator/depanator în circuit cu interfață JTAG pentru microcontrolere Texas Instruments MSP430 (dreaptaă Capitolul 4 Dispozitivele periferice ale sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 126 Obiectivul emulatorului în circuit era de a înlocui dispozitivul Țintă în timpul dezvoltării softului cu un sistem special care, pe cât posibil, “emula” în mod transparent dispozitivul Emulatorul era conectat la placa aplicației cu ajutorul unui cablu prevăzut la capăt cu un soclu asociat capsulei dispozitivului emulat. Un alt cablu realiza legătura între emulator și PC
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
dispozitivului Țintă să se emuleze singur. Modulul de emulare un nucleu de logică de depanare de dimensiuni reduse este realizat în siliciul dispozitivului Țintă. Modulul permite dezvoltatorului de aplicații să vadă și să controleze capabilitățile interne ale dispozitivului comunicând cu softul de dezvoltare prin intermediul interfeței seriale. Majoritatea dispozitivele programabile performante din ziua de astăzi dispun de un port de programare și depanare compatibil cu standardul JTAG. Capitolul 6 Elemente constructive electromecanice ale sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 127 5
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
de electricitate a unui sistem embedded este soluția cea mai simplă și, în majoritatea cazurilor, și cea mai ieftină. Cerințele impuse sistemului embedded sunt mai laxe - consumul nu mai este o problemă critică, deci pot fi utilizate componente mai ieftine, softul poate fi simplificat prin menținerea permanentă a procesorului în stare activă și evitarea utilizării modurilor de consum redus, mai greu de implementat, testat și depanat. Există însă un dezavantaj al alimentării de la rețea, și anume lucrul cu tensiuni mari, ceea ce
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
ștergere electricăă și posibilități de reprogramare în circuit - exemplul clasic este microcontrolerul Microchip PIC16F84. Putem considera modern un microcontroler cu memorie de program reprogramabilă electric (Flashă ce poate fi programat în circuitul în care funcționează (ISP în System Programmingă. Dezvoltarea softului pentru microcontrolerele utilizate în aplicații de comandă și control a sistemelor industriale este un proces complex și de durată supus erorii umane; programele elaborate pot avea erori (bug-uriă ușoare sau severe ce se detectează la un moment ulterior lansării produsului
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
deplaseze la fiecare dispozitiv și să efectueze un set de proceduri ce compun procesul de firmware update. În cazul existenței pe teren a unui număr mare de dispozitive, costurile și timpii necesari operației devin prohibitive. Prima metodă de înlocuire a softului într-un sistem bazat pe microcontroler este de a înlocui complet modulul electronic ce conține microcontrolerul. Este o metodă universal valabilă, cu aplicare la orice tip de microcontroler, dar este și cea mai scumpă, datorită efortului logistic deosebit - operatorul trebuie
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
modulul electronic ce conține microcontrolerul. Este o metodă universal valabilă, cu aplicare la orice tip de microcontroler, dar este și cea mai scumpă, datorită efortului logistic deosebit - operatorul trebuie să dispună de un set de plăci cu noua versiune de soft și să colecteze plăcile cu vechea versiune. Capitolul 8 Aspecte practice în realizarea sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 195 Ulterior, plăcile cu vechea versiune pot fi procesate în laborator de personal calificat și aduse la zi cu versiunea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
colecteze plăcile cu vechea versiune. Capitolul 8 Aspecte practice în realizarea sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 195 Ulterior, plăcile cu vechea versiune pot fi procesate în laborator de personal calificat și aduse la zi cu versiunea nouă de soft. În orice caz, apare problema stocării plăcilor cu versiunea veche de soft. Metoda prezintă totuși două avantaje suplimentare, nu necesită calificare deosebită din partea operatorului, acesta trebuind numai să înlocuiască plăcile, și, aspect caracteristic doar acestei metode, permite modificări și în
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 195 Ulterior, plăcile cu vechea versiune pot fi procesate în laborator de personal calificat și aduse la zi cu versiunea nouă de soft. În orice caz, apare problema stocării plăcilor cu versiunea veche de soft. Metoda prezintă totuși două avantaje suplimentare, nu necesită calificare deosebită din partea operatorului, acesta trebuind numai să înlocuiască plăcile, și, aspect caracteristic doar acestei metode, permite modificări și în partea hardware, noile plăci putând fi diferite de cele înlocuite. A doua
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
avantaje suplimentare, nu necesită calificare deosebită din partea operatorului, acesta trebuind numai să înlocuiască plăcile, și, aspect caracteristic doar acestei metode, permite modificări și în partea hardware, noile plăci putând fi diferite de cele înlocuite. A doua metodă de înlocuire a softului este derivată din prima și aplicabilă întrun număr mai restrâns de cazuri: acesta este conținut într un chip ROM inserat într-un soclu de pe placa microsistemului. Modificarea softului presupune doar extragerea chipului ROM și înlocuirea să cu un altul programat
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
putând fi diferite de cele înlocuite. A doua metodă de înlocuire a softului este derivată din prima și aplicabilă întrun număr mai restrâns de cazuri: acesta este conținut într un chip ROM inserat într-un soclu de pe placa microsistemului. Modificarea softului presupune doar extragerea chipului ROM și înlocuirea să cu un altul programat cu noua versiune a softului. Este de dorit să se folosească memorii nevolatile reprogramabile, de tip EPROM (cu ștergere prin expunere la radiații ultravioleteă sau EEPROM (ștergere electricăă
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
și aplicabilă întrun număr mai restrâns de cazuri: acesta este conținut într un chip ROM inserat într-un soclu de pe placa microsistemului. Modificarea softului presupune doar extragerea chipului ROM și înlocuirea să cu un altul programat cu noua versiune a softului. Este de dorit să se folosească memorii nevolatile reprogramabile, de tip EPROM (cu ștergere prin expunere la radiații ultravioleteă sau EEPROM (ștergere electricăă pentru a putea refolosi chipurile cu versiuni vechi de soft. Etichetarea tuturor chipurilor folosite este obligatorie pentru
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
un altul programat cu noua versiune a softului. Este de dorit să se folosească memorii nevolatile reprogramabile, de tip EPROM (cu ștergere prin expunere la radiații ultravioleteă sau EEPROM (ștergere electricăă pentru a putea refolosi chipurile cu versiuni vechi de soft. Etichetarea tuturor chipurilor folosite este obligatorie pentru o eficientă gestiune a versiunilor de software. Metoda prezintă avantajul că operatorul nu necesită o calificare foarte înaltă, dar totuși trebuie să aibă noțiuni elementare de electronică (pentru a nu distruge modulul supus
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]