Qué es el diseño de sistemas integrados: pasos en el proceso de diseño

Un sistema integrado es un controlador que controla muchos otros dispositivos electrónicos. Es una combinación de hardware y software embebidos. Hay dos tipos de sistemas embebidos con microprocesadores y microcontroladores. El microprocesador se basa en el modelo/arquitectura de von Neumann (donde el programa + los datos residen en la misma ubicación de memoria), es una parte importante del sistema informático, donde los procesadores externos y los periféricos se interconectan con él. Ocupa más espacio y consume más energía. La aplicación del microprocesador es la computadora personal. Este artículo trata sobre las etapas del diseño de sistemas embebidos.

¿Qué es un diseño de sistema integrado?

Definición: Un sistema diseñado con la integración de hardware y software para una función específica con un área más grande es un diseño de sistema integrado. En el diseño de sistemas embebidos, un microcontrolador juega un papel vital. El microcontrolador se basa en la arquitectura de Harvard, es un componente importante de un sistema integrado. El procesador externo, la memoria interna y los componentes de E/S están interconectados con el microcontrolador. Ocupa menos espacio, menos consumo de energía. La aplicación de microcontroladores es MP3, lavadoras.

Tipos de sistemas embebidos

Elementos de sistemas embebidos

Pasos en el proceso de diseño del sistema integrado

Las diferentes etapas de la diagrama de flujo/flujo del diseño del sistema integrado Incluya lo siguiente.

Abstracción

En este paso, el problema relacionado con el sistema es abstracto.

Hardware - Arquitectura de Software

Buen conocimiento de hardware y software para saber antes de iniciar cualquier proceso de diseño.

Propiedades funcionales adicionales

Las funciones adicionales a implementar deben entenderse completamente desde el diseño principal.

Familia de diseño relacionada con el sistema

Al diseñar un sistema, se debe hacer referencia a una familia de diseño anterior relacionada con el sistema.

Diseño modular

Se deben hacer diseños de módulos separados para que puedan usarse más tarde cuando sea necesario.

Cartografía

Basado en software, se realiza el mapeo. Por ejemplo, el flujo de datos y el flujo de programas se mapean en uno.

Diseño de interfaz de usuario

En el diseño de la interfaz de usuario, depende de las necesidades del usuario, el análisis del entorno y la función del sistema. Por ejemplo, en un teléfono móvil, si queremos reducir el consumo de energía de los teléfonos móviles, nos ocupamos de otros parámetros, para que se pueda reducir el consumo de energía.

Refinamiento

Cada componente y módulo debe ajustarse adecuadamente para que el equipo de software pueda comprender.

El lenguaje de descripción arquitectónica se utiliza para describir el diseño de software.

• Jerarquía de controles
• tabique estructural
• Estructura y jerarquía de datos
• Procedimiento de software.

Actividades del proceso de desarrollo de software de diseño de sistemas integrados

Hay varias métricas de diseño necesarias para diseñar un sistema para que funcione bien, son

Actividades del proceso de desarrollo de software integrado

Las actividades del proceso de desarrollo de software embebido incluyen principalmente las siguientes.

Características

Deben establecerse especificaciones apropiadas para que el cliente que utiliza el producto pueda examinar las especificaciones del producto y utilizarlo sin confusión. Los diseñadores se centran principalmente en especificaciones como el hardware, las restricciones de diseño, el tiempo del ciclo de vida y el comportamiento del sistema resultante.

Arquitectura

Se especifican las capas de arquitectura de hardware y software.

Componentes

En esta capa se realiza el diseño de los componentes. Componentes como procesador de proceso único, memorias - RAM/ROM, periféricos, buses, etc.

Sistema de integración

En esta capa, todos los componentes se integran en el sistema y se prueban para ver si cumplen con las expectativas de los diseñadores.

Desafíos de diseño de sistemas integrados

Al diseñar cualquier sistema integrado, los diseñadores enfrentan muchos desafíos de la siguiente manera:

• Adaptabilidad al entorno
• Consumo de energía
• área ocupada
• Embalaje e integración
• Actualización de hardware y software
• Seguridad
• Los diseñadores enfrentan varios desafíos durante las pruebas de diseño, como las pruebas de hardware integrado, la etapa de verificación y la capacidad de mantenimiento de la validación.

Ejemplos de diseño de sistemas integrados

• Máquina expendedora de chocolates (ACVM)
• Cámara digital
• Tarjeta electrónica
• Teléfono móvil
• computadora portátil, etc

Máquina expendedora de chocolates (ACVM)

La función de diseño del ACVM es proporcionar chocolate al niño cada vez que el niño inserta una moneda en el ACVM.

Pasos de diseño

Las etapas de diseño incluyen principalmente lo siguiente.

1. Términos
2. Características
3. Operación de hardware y software.

Términos

Cuando un niño inserta una moneda en la máquina y selecciona el chocolate en particular que desea comprar.

Presentaciones

• Piezas, selección de usuario.
• Se genera una interrupción en cada puerto cada vez que se inserta una moneda.
• Se envía una notificación separada a cada puerto.

Las salidas

• Chocolate
• Reembolso
• Se muestra un mensaje en la pantalla LCD, como fecha, hora, mensaje de bienvenida.

Función del sistema

• Usando una interfaz gráfica de usuario, el niño ordena al sistema qué chocolate desea comprar.
• Donde la interfaz gráfica de usuario tiene pantalla LCD, teclado, pantalla táctil.
• La máquina entrega el chocolate cuando el niño inserta la moneda si las monedas insertadas son mayores que el costo real del chocolate seleccionado. La máquina ACVM devuelve el dinero.
• Usando un bus síncrono universal, el propietario de ACVM puede rastrear la ubicación del cliente.

Métricas de diseño

disipación de potencia

El diseño debe hacerse de acuerdo con el tamaño de la pantalla y los componentes mecánicos.

Retraso del tratamiento

El temporizador debe configurarse para que cada vez que el niño introduzca la moneda, el ACVM responda en segundos entregando los bombones y reembolsando el exceso.
Por ejemplo, si el tiempo de respuesta es de 10 segundos, el CSA debe entregar el chocolate y reembolsar cualquier exceso de dinero dentro de los 10 segundos posteriores a que el niño inserte la moneda y solicite el chocolate.

Características

Del sistema ACVM a continuación, cuando el niño inserta la moneda. Las piezas se separan según los puertos que se muestran, Port1, Port2, Port5. Al recibir una moneda se genera una interrupción por parte del puerto, esta interrupción se envía para leer el valor del monto e incrementarlo.

Una pantalla LCD presente aquí muestra mensajes como costo, tiempo, hospitalidad, etc. Existe un puerto de entrega donde se recogen los chocolates.

Material

La arquitectura de hardware ACVM tiene las siguientes especificaciones de hardware

• 8051 Microcontrolador
• 64 KB de RAM y 8 MB de ROM
• Memoria Flash de 64 KB
• Teclado
• Clasificador mecánico de monedas
• cadena de chocolate
• canal de monedas
• Módem USB inalámbrico
• Fuente de alimentación

Software ACVM

Muchos programas necesitan ser escritos para que puedan ser reprogramados si es necesario en RAM/ROM como,

• Aumento en el precio del chocolate.
• Mensajes actualizados para mostrar en la pantalla LCD
• Modificación de las características de la máquina.

Un sistema embebido es una combinación de hardware + software para realizar una función particular. Hay dos tipos de microprocesadores y microcontroladores. Al diseñar un sistema embebido, se deben tener en cuenta ciertas restricciones y especificaciones de diseño, para que el desarrollador pueda cumplir con las expectativas del cliente y entregar a tiempo. Una aplicación de sistema embebido patrón CSA explicado en este contenido. Aquí hay una pregunta: ¿cuál es la causa de las restricciones ambientales al diseñar un sistema integrado?