¿Qué es un sistema integrado?
¿Qué es un sistema integrado?
Un sistema integrado es un sistema informático dedicado que forma parte de un dispositivo o dispositivo. Normalmente, un sistema integrado con tecnología web integrada es una placa de control de procesador integrado cuyo programa de control se almacena en la ROM. La siguiente es una introducción a los sistemas integrados que compilé. ¡Espero que puedas entenderla!
Incrustado tiene una definición demasiado amplia. Incluso puede resultar confuso entenderlo literalmente, y ahora también se sospecha que se abusa del concepto de sistemas integrados. Los sistemas integrados se definen en la literatura general de la siguiente manera: Los sistemas integrados se centran en las aplicaciones y se basan en tecnología informática. Tanto el software como el hardware pueden adaptarse para adaptarse a la aplicación. Esto afecta la función, la confiabilidad, el costo y el rendimiento del sistema informático. Existen requisitos estrictos en cuanto a volumen y consumo de energía. Sin embargo, esta definición es relativamente antigua. Actualmente se reconoce que el sistema integrado más prometedor debería ser: una plataforma integral cuyo hardware se basa en un procesador de alto rendimiento (normalmente un procesador de 32 bits) y cuyo software se basa en un procesador múltiple. -Sistema operativo de tareas. La potencia de procesamiento de esta plataforma no tiene comparación con los microcontroladores anteriores. Abarca tanto software como hardware, por lo que puede denominarse sistema integrado.
Qué es un sistema integrado:
Tenga en cuenta que aquí el énfasis es "sistema" en lugar de "integrado". Sobre la base de aclarar la definición básica de sistemas integrados, podemos entender los sistemas integrados desde los siguientes aspectos. Los sistemas integrados se pueden entender desde los siguientes aspectos.
1. Los sistemas integrados están orientados al usuario, al producto y a la aplicación. Los sistemas integrados están estrechamente integrados con las aplicaciones y son altamente profesionales. La tasa de utilización debe reducirse razonablemente en función de los requisitos reales del sistema. Los sistemas integrados se combinan orgánicamente con aplicaciones específicas y sus actualizaciones se sincronizan con productos específicos. Por lo tanto, el ciclo de vida de los productos de sistemas integrados que ingresan al mercado también es más largo.
2. Los sistemas integrados son el producto de una combinación de tecnología informática avanzada, tecnología de semiconductores, tecnología electrónica y tecnologías de aplicación específicas en diversas industrias. Esto determina que debe ser un sistema de integración de conocimientos intensivo en tecnología, intensivo en capital, altamente descentralizado y constantemente innovador.
3. Los sistemas integrados deben restaurar el software y el hardware de acuerdo con los requisitos de la aplicación. Es necesario cumplir con los requisitos funcionales, de confiabilidad, de costo y de volumen del sistema de aplicación. Para mejorar la velocidad de implementación y la confiabilidad del sistema, el software en los sistemas integrados generalmente se solidifica en el chip de memoria o en el propio microprocesador, en lugar de almacenarse en un soporte como un disco.
4. El sistema integrado en sí no tiene la capacidad de desarrollarse por sí mismo. Incluso después de completar el diseño, los usuarios generalmente no pueden modificar las funciones del programa. El desarrollo debe realizarse con un conjunto adecuado de herramientas de desarrollo. ambiente.
De hecho. Cualquier sistema de control que combine las características integradas de un producto puede denominarse sistema integrado. Los sistemas embebidos de los que se habla ahora se refieren, en cierta medida, a sistemas embebidos con sistemas operativos que se han vuelto más populares en los últimos años.
Composición del sistema
El equipo del sistema integrado generalmente consta de un sistema informático integrado y un dispositivo de ejecución. El sistema informático integrado es el núcleo de todo el sistema integrado y consta de una capa de hardware. una capa intermedia, que consta de una capa de software del sistema y una capa de software de aplicación. El dispositivo de ejecución también se denomina objeto controlado, que puede aceptar comandos de control emitidos por el sistema informático integrado y realizar las operaciones o tareas requeridas. El dispositivo de ejecución puede ser muy simple, como un pequeño motor en un teléfono móvil, que se enciende cuando el teléfono está en estado de recepción de vibración; también puede ser muy complejo, como el perro robot inteligente de SONY, que integra múltiples micro; -pequeños motores de control y varios sensores. Esto le permite realizar diversas acciones complejas y experimentar diversa información de estado.
1) Capa de hardware
La capa de hardware incluye microprocesadores integrados, memorias (SDRAM, ROM, Flash, etc.), interfaces generales de dispositivos e interfaces de E/S (A/D, D/A, E/S, etc.). Agregar un circuito de alimentación, un circuito de reloj y un circuito de memoria al procesador integrado forma un módulo de control central integrado. El sistema operativo y las aplicaciones se pueden solidificar en ROM.
(1) Microprocesador integrado
El núcleo de la capa de hardware del sistema integrado es el microprocesador integrado. La mayor diferencia entre el microprocesador integrado y la CPU de uso general es que el. Microprocesador integrado La mayoría de ellos trabajan en sistemas diseñados para grupos de usuarios específicos. Integran muchas tareas realizadas por CPU de uso general en chips de placa, lo que facilita los sistemas integrados. Integra en el chip muchas tareas realizadas por la placa de circuito de una CPU de uso general, lo que facilita la miniaturización del diseño de sistemas integrados y al mismo tiempo tiene una alta eficiencia y confiabilidad.
La arquitectura del microprocesador embebido puede ser sistema von Neumann o arquitectura Harvard; el sistema de instrucción puede optar por sistema de instrucción reducida (Reduced Instrucciones Set Computer, RISC) y sistema de instrucciones complejas CISC (Complex Instrucciones Set Computer, CISC). ). Las computadoras RISC contienen solo las instrucciones más útiles en el canal. Las computadoras RISC contienen solo las instrucciones más útiles en el canal, lo que garantiza que el canal de datos ejecute cada instrucción rápidamente, mejorando así la eficiencia de ejecución y simplificando el diseño de la estructura del hardware de la CPU.
Los sistemas de microprocesadores integrados son diversos, incluso en un mismo sistema, pueden tener diferentes frecuencias de reloj y anchos de bus de datos, o integrar diferentes periféricos e interfaces. Según estadísticas incompletas, actualmente existen más de 1.000 tipos de microprocesadores integrados en el mundo, con más de 30 series de arquitectura, entre los cuales los sistemas principales incluyen ARM, MIPS, PowerPC, X86 y SH. Sin embargo, a diferencia del mercado mundial de PC, ningún microprocesador integrado domina el mercado y hay más de 100 microprocesadores integrados sólo para productos de 32 bits. La elección del microprocesador integrado depende de la aplicación específica.
(2) Memoria
Los sistemas integrados requieren memoria para almacenar y ejecutar código. La memoria de los sistemas integrados incluye caché, memoria principal y memoria auxiliar.
Una caché es una matriz de memoria pequeña y rápida ubicada entre la memoria principal y el núcleo de un microprocesador integrado. Se utiliza para almacenar el código del programa y los datos que el microprocesador utiliza más recientemente. Cuando se requiere una operación de lectura de datos, el microprocesador lee tantos datos de la memoria caché como sea posible en lugar de leerlos de la memoria principal. Esto mejora enormemente el rendimiento del sistema y mejora la comunicación entre el microprocesador y la memoria principal. tasa. El objetivo principal de Cache es reducir el "cuello de botella de acceso a la memoria" causado por la memoria (como la memoria principal y la memoria auxiliar) al núcleo del microprocesador, haciendo que el procesamiento sea más rápido y en tiempo real.
En los sistemas integrados, la caché está toda integrada en el microprocesador integrado y se puede dividir en caché de datos, caché de instrucciones o caché híbrida. El tamaño de la caché varía según el procesador. El tamaño del caché depende del procesador. Generalmente, la caché está integrada en microprocesadores integrados de gama media y alta.
La memoria principal es un registro directamente accesible al microprocesador integrado y se utiliza para almacenar programas y datos del sistema y del usuario. Puede ser interno o externo al microprocesador y puede oscilar entre 256 KB y 1 GB, según la aplicación. En términos generales, la memoria en el chip tiene poca capacidad y alta velocidad, mientras que la memoria fuera del chip tiene una gran capacidad.
Las memorias comúnmente utilizadas como memoria principal son:
ROM tipo NOR Flash, EPROM y PROM.
Tipos de RAM SRAM, DRAM y SDRAM.
Entre ellos, NOR Flash se usa ampliamente en el campo integrado debido a sus ventajas como alta reescribibilidad, rápida velocidad de almacenamiento, gran capacidad de almacenamiento y bajo precio.
3gt; Memoria auxiliar
La memoria auxiliar se utiliza para almacenar grandes cantidades de datos, códigos de programas o información. Tiene una gran capacidad, pero su velocidad de lectura es mucho más lenta que la memoria principal. Se utiliza para guardar información del usuario a largo plazo.
Las memorias externas más utilizadas en sistemas embebidos son: disco duro, memoria flash NAND, tarjeta CF, MMC y tarjeta SD.
(3) Interfaces de dispositivos comunes e interfaces de E/S
Los sistemas integrados requieren ciertas formas de interfaces de dispositivos comunes para interactuar con el mundo exterior, como A/D, D/A , E/S, etc., los periféricos están conectados a otros dispositivos o sensores fuera del chip para implementar las funciones de entrada/salida del microprocesador. Cada periférico suele tener una sola función y puede ser externo al chip o interno al chip. Los periféricos pueden variar desde simples dispositivos de comunicaciones en serie hasta dispositivos inalámbricos 802.11 muy complejos.
En la actualidad, las interfaces de dispositivos comunes que se utilizan comúnmente en sistemas integrados incluyen A/D (interfaz de conversión analógica/digital), D/A (interfaz de conversión digital/analógica), interfaz de E/S, interfaz RS-232 (interfaz de comunicación serie), Ethernet (interfaz Ethernet), USB (interfaz de bus serie universal), interfaz de audio, interfaz de salida de vídeo VGA, I2C (bus de campo), SPI (interfaz periférica serie) e IrDA (interfaz de infrarrojos).
2) Capa intermedia
Entre la capa de hardware y la capa de software se encuentra la capa intermedia, también llamada Hardware Abstract Layer (HAL) o Board Support Package (Board Support Package), BSP ), que separa el software de la capa superior del sistema del hardware subyacente. Separa el software de la capa superior del sistema del hardware subyacente, lo que hace que el controlador subyacente del sistema sea independiente del hardware. Los desarrolladores de software de la capa superior no necesitan preocuparse por las condiciones específicas del hardware subyacente y pueden desarrollarse de acuerdo con ellas. la interfaz proporcionada por la capa BSP. Esta capa generalmente incluye la inicialización del hardware subyacente, operaciones de entrada/salida de datos y configuración del dispositivo de hardware.
Dependencia de hardware: dado que el entorno de hardware de un sistema integrado está relacionado con las aplicaciones y como interfaz entre el software de capa superior y las plataformas de hardware, BSP necesita proporcionar al sistema operativo métodos para operar y controlar específicos. hardware. [1]
Dependencias del sistema operativo: diferentes sistemas operativos tienen sus propias capas de software, por lo que diferentes sistemas operativos tienen formas específicas de interfaces de hardware.
De hecho, BSP es una jerarquía de software entre el sistema operativo y el hardware subyacente, incluida la mayoría de los módulos de software del sistema que están estrechamente relacionados con el hardware. Diseñar un BSP completo requiere completar dos partes del trabajo: la inicialización del hardware del sistema integrado y la funcionalidad del BSP, es decir, el diseño de controladores de dispositivos relacionados con el hardware. ;