Сейчас мы не часто задумываемся о том, как работают, скажем, умные часы. Он подсчитывает наши шаги, отслеживает, как мы спим, и так далее. Однако всего 20 лет назад такое обычное устройство могло быть чудом. Более того, подобные устройства считались научной фантастикой. Тем не менее, каждый хотел иметь такой в будущем. Итак, давайте разберемся, как устроен такой крохотный гаджет и что у него общего со встроенным «железом»?
Что такое встроенная система?
Под встроенной системой понимается набор аппаратного и программного обеспечения, объединенный для выполнения определенной задачи. Кроме того, один пакет может существовать внутри другого. Таким образом, он может быть как программируемым, так и работать только под конкретную задачу. Почти каждое современное электронное устройство можно рассматривать как встроенную систему.
Основной задачей микропроцессорной системы являются вычисления. Вот почему ему не нужен удобный для пользователя пользовательский интерфейс (UI). Зачастую у них его вообще нет, так как они постоянно вычисляют только одну задачу.
Возвращаясь к умным часам, их правильно рассматривать как встроенную систему с аппаратным обеспечением (корпусом и процессором внутри) и операционной системой. И это только один пример среди тысяч. По данным исследования MarketsandMarkets, потенциальный доход от встроенной системы может достичь 166 млрд долларов США к 2025 году. Рост интереса к специальному оборудованию вызван популярностью искусственного интеллекта и инвестициями в связанные с ним проекты, требующие высокопроизводительных процессоров.
Каковы распространенные примеры встроенного оборудования?
Как уже говорилось, встраиваемые системы не ограничиваются только умными часами. Аппаратное обеспечение наряду со специальным программным обеспечением применяется в большинстве отраслей промышленности. Вот наиболее распространенные из них:
Мобильные телефоны иметь один микропроцессорный комплекс и ряд функций, таких как камера, модули ввода-вывода и т. д.
Автомобили зачастую напичканы большей частью электронного оборудования, в том числе и встраиваемыми системами, имеющими свои задачи. Например, есть датчик дождя, круиз-контроль, датчики парковки и т. д.
Современное оборудование также может включать в себя встроенное оборудование или может быть самой встроенной системой. Машины — отличный пример выполнения конкретной задачи, например, контроля или мониторинга текущего качества.
Из чего обычно состоит встроенная система?
В зависимости от назначения и отрасли, в которой реализуется микропроцессорная система, некоторые ее элементы могут быть исключены или добавлены. Однако основные элементы обычно присутствуют.
Программное обеспечение — это программа, выполняющая конкретную задачу, поэтому ее сложность варьируется. Однако самые простые механизмы обычно управляются самой простой ОС.
Операционная система реального времени не распространено. Однако он играет роль наблюдателя за производительностью программного обеспечения, корректируя при необходимости его правила.
Аппаратное обеспечение представлена микропроцессорами, обрабатывающими данные, и микроконтроллерами, управляющими всем комплексом. Между тем, также могут быть какие-то датчики, процессоры, исполнительные механизмы и т. д.
Какие типы встроенных систем существуют?
Все виды перечислить довольно сложно, но их можно разделить на несколько категорий. Следовательно, каждый из них имеет несколько типов. Итак, вот они:
1. По функциональным требованиям
- Автономная система выполняет одну конкретную задачу. Отличным примером является MP3-плеер.
- Мобильный относится к портативности и небольшому размеру. Цифровая камера — отличный, яркий пример такой системы.
- Сетевой способен подключаться к другим системам. Кассовый аппарат – один из них.
- Режим реального времени запрограммирован на предоставление выходных данных в определенный промежуток времени.
2. По производительности
- Мелкосерийные обычно оснащены только 8-битным микроконтроллером.
- Средние предприятия обычно оснащены 16-32-битным микроконтроллером, который можно соединить вместе.
- Сложные алгоритмы обычно используют более одного алгоритма, что требует обновленного оборудования, поэтому более сложное программное обеспечение
3. По типу архитектуры
- Простая архитектура контуров управления позволяет вызывать подпрограммы, отвечающие за определенную часть оборудования.
- Системы, управляемые прерываниями, предназначены для запуска задач при возникновении прерываний в циклах. Кстати, петли могут быть основные и второстепенные.
- Невытесняющая многозадачность относится к операционной системе, которая никогда не запускает переключение контекста с одного процесса на другой.
- Вытесняющая многозадачность относится к операционной системе, которая отвечает за переключение с одного процесса на другой, но анализирует текущие критерии.
Как работает встроенная система?
Встроенная система — это всего лишь часть устройства, поэтому она отвечает за правильное функционирование того или иного элемента в этом устройстве. Большим преимуществом является простота обслуживания и относительно низкая стоимость. Кроме того, они потребляют очень мало энергии, выделяемой на все устройство.
Как уже говорилось, базовый состав — это процессор и специальное программное обеспечение, но он также может включать аккумулятор, карту памяти и порты связи. Последние обеспечивают беспроблемную передачу данных на периферийные устройства, которые также обычно являются встроенными системами. Здесь в игру вступают программное обеспечение и память: программное обеспечение, хранящееся на карте памяти, обрабатывает данные. Вот и все!
Встроенные системы также часто используются в решениях Интернета вещей. Как вы, возможно, знали, это лучший способ повысить общую эффективность. Однако производство такого оборудования без каких-либо специальных знаний – достаточно сложная задача. Кроме того, это займет гораздо больше времени, чем ожидается. Если вы намерены и ищете надежного партнера, который сможет предоставить готовое решение в соответствии с вашими предпочтениями, вам следует обратиться в Axonim. Эта компания обладает достаточным опытом и проверенной репутацией, которая не заставит вас беспокоиться о таких деликатных вещах, а сосредоточится только на задачах, связанных с бизнесом.