Hệ thống nhúng – Giới thiệu

Chào mọi người, chúng tôi giới thiệu một tác giả mới trên CircuitsToday  Chào mừng Anish.K, một sinh viên ngành kỹ thuật từ Đại học Anna. Anish sẽ đề cập đến các chủ đề về Hệ thống Nhúng và Robot chủ yếu. Bạn có thể đọc về Anish trên trang bio của anh ấy. Anish sẽ xuất bản bài viết hàng tuần vào mỗi Thứ Ba. Vì vậy, hãy đón chờ cột của bạn vào mỗi tuần Thứ Ba. Giới thiệu về Hệ thống Nhúng: Chào bạn, bài viết này mô tả những cơ bản nhất về hệ thống nhúng cho người mới học. Hệ thống Nhúng
– Đó là gì? Mỗi khi tôi nghe thuật ngữ "Hệ thống Nhúng", điều mà xuất hiện trong tâm trí tôi là "Một kết hợp giữa phần cứng và phần mềm" như được hướng dẫn ở các trường đại học. Thay vì chỉ gọi nó là một kết hợp đơn giản giữa phần cứng và phần mềm, nên định nghĩa nó là phần cứng được tổ chức cụ thể, được kiểm soát bởi phần mềm cụ thể trong đó phần cứng và phần mềm là các thành phần của hệ thống nhúng. Và có nhiều phiên bản của định nghĩa về hệ thống nhúng cuối cùng như đã nói ở trên. "Các phần" của hệ thống nhúng? Chủ yếu, các thành phần phần cứng bao gồm nguồn điện, vi điều khiển/vi xử lý, bộ đếm thời gian, bộ nhớ và bất cứ thứ gì cần thiết để thực hiện công việc cụ thể. Và các thành phần phần mềm bao gồm các chương trình như trình biên dịch, môi trường phát triển tích hợp (IDE), trình dịch và các thành phần khác, được sử dụng để tạo mã "hướng dẫn" phần cứng thực hiện công việc được giao một cách hiệu quả. Các ngôn ngữ lập trình đáng chú ý được sử dụng trong lập trình hệ thống nhúng là C nhúng, C++ nhúng, JAVA nhúng và ngôn ngữ lập trình hợp ngữ. Ở đây, C nhúng và các ngôn ngữ khác chứa một thư viện cụ thể cho một vi điều khiển để hoạt động. (Giống như các tệp header cụ thể như math.h, conio.h). Đối với các ứng dụng đơn giản, thường sử dụng ngôn ngữ hợp ngữ, tạo ra mã nguồn hiệu quả và gọn nhẹ hơn. Một số hệ điều hành mã nguồn mở được sử dụng trong hệ thống nhúng là Android, Hệ điều hành Vi xử lý Vi điều khiển (µCOS), VS works. Bí mật của Bộ xử lý/Bộ điều khiển: Vi điều khiển/vi xử lý tương tự như bộ não của hệ thống nhúng. Nó thực hiện tất cả các phần tính toán và quyết định trong quá trình. Bạn sẽ ngạc nhiên khi biết rằng phép toán số học duy nhất mà bộ xử lý/bộ điều khiển có thể thực hiện là phép cộng! (và máy tính hiện đại cũng vậy). Phép nhân là phép cộng lặp lại, phép trừ là phép cộng số âm và phép chia là phép cộng số âm lặp lại. Cuộc chiến tại lõi – bộ xử lý so với bộ điều khiển: Chúng tôi đã viết một bài viết tốt đẹp đã chỉ ra những sự khác biệt cơ bản giữa một vi xử lý và vi điều khiển. Hãy đọc để hiểu rõ hơn. Trong hầu hết các hệ thống nhúng, một vi điều khiển thường được lựa chọn. Bởi vì, như mọi người đã biết, chúng ta có thể gọi vi điều khiển như một máy tính mini. Vi điều khiển tích hợp nhiều thành phần hữu ích như bộ nhớ, bộ đếm thời gian, bộ đếm, ADC, DAC, v.v., vào cùng một gói với bộ điều khiển. Ngược lại, đối với một vi xử lý, bộ đếm thời gian và bộ đếm phải được cung cấp một cách riêng biệt và bộ nhớ cũng phải được giao tiếp một cách riêng biệt, điều này đòi hỏi một số mạch bổ sung và một lần nữa, điều này tạo ra nhiều không gian hơn. Một trong những mục tiêu chính của các thiết bị hệ thống nhúng là tính nhỏ gọn. Do đó, các nhà cung cấp hệ thống nhúng chủ yếu chọn vi điều khiển. Điều này không có nghĩa là vi xử lý ít ứng dụng hơn! Nó quan trọng không kém so với vi điều khiển có ứng dụng riêng của nó. Nói chung, vi điều khiển được thiết kế cho một mục đích cụ thể. [Ví dụ, một máy giặt tự động, một điện thoại di động, v.v. Tất nhiên, bạn có thể triển khai cùng một điện thoại di động bằng một vi xử lý, nhưng nó chiếm quá nhiều không gian và cũng do có nhiều mạch điều khiển hơn, sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.] Nhưng vi xử lý được thiết kế cho một mục đích tổng quát. Cùng một vi xử lý có thể được sử dụng để thiết kế một máy giặt tự động và cũng một điện thoại di động, nhưng điều này không đúng với vi điều khiển, nó được thiết kế cụ thể cho một thiết bị cụ thể. Tóm lại, chúng ta có thể nói rằng vi điều khiển là một vi xử lý được nâng cấp, được nâng cấp cho một nhiệm vụ cụ thể. Một số ví dụ: Nhiều công ty như Integrated Electronics, Microchip, Atmel, Philips, Hitachi sản xuất vi điều khiển. Các vi điều khiển đáng chú ý nhất trong số đó là 8051 của Intel, dòng PIC của Microchip, dòng AVR của Atmel, 68HC11 và bộ điều khiển LCD HD44780 của Hitachi. Các bộ điều khiển PIC thường được sử dụng chủ yếu bởi những người nghiệp dư. Một số ví dụ về hệ thống nhúng đáng chú ý bao gồm điện thoại di động, điều hòa không khí, điều khiển bảng đồng hồ ô tô, PMPs, robot, máy tính khoa học, v.v. Ứng dụng của hệ thống nhúng Hệ thống nhúng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp từ máy tính cầm tay đến máy bay không người lái. Dưới đây là một số ứng dụng của hệ thống nhúng; Hệ thống kiểm soát giao thông Hệ thống nhúng tích hợp đèn giao thông có thể phát hiện hướng nào có mật độ giao thông cao nhất và thay đổi đèn giao thông và thời gian chúng dựa trên thông tin này. Điều này sẽ là một đại lợi cho các thành phố được kiểm soát bởi đèn giao thông có bộ hẹn giờ cố định. Ngôi nhà thông minh Internet of Things (IoT) chặt chẽ với hệ thống nhúng. Tất cả các thiết bị của một ngôi nhà thông minh có thể được điều khiển qua internet được tích hợp với hệ thống nhúng. Công nghiệp ô tô Xe được trang bị hệ thống nhúng. Các chức năng chính như điều khiển nhiệt độ (điều hòa), ABS, túi khí, cảm biến gạt mưa tự động v.v. được kiểm soát bởi những hệ thống này. Chăm sóc sức khỏe Nhiều thiết bị sử dụng trong chăm sóc sức khỏe như máy đo huyết áp, máy quét, máy nhồi nhỏ tim, v.v. hoạt động với sự giúp đỡ của hệ thống nhúng. Công nghiệp hàng không vũ trụ Hiếm có thứ gì được sử dụng trong kỹ thuật công nghệ cao mà không có hệ thống nhúng. Ứng dụng của hệ thống nhúng trong thế giới ngày nay là vô số. Tôi nghĩ rằng việc liệt kê những thứ không sử dụng chúng sẽ dễ dàng hơn.