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 integrados. Hay dos tipos de microprocesadores y microcontroladores de sistemas integrados. El microprocesador se basa en el modelo / arquitectura de von Neumann (donde el programa + los datos residen en la misma ubicación de la memoria), es una parte importante del sistema informático, donde los procesadores externos y los periféricos se interconectan con él. Ocupa más área y tiene más consumo de energía. La aplicación del microprocesador son las computadoras personales. Este artículo analiza los pasos relacionados con el diseño de un sistema integrado.

¿Qué es un diseño de sistema integrado?

Definición: Un sistema diseñado con la integración de hardware y software juntos para una función específica con un área más grande es el diseño de sistema integrado. En el diseño de sistemas integrados, 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 área, menos consumo de energía. La aplicación de microcontroladores es MP3, lavadoras.

Tipos de sistemas integrados

• Sistema integrado autónomo
• Sistema integrado en tiempo real
• Dispositivos en red
• Dispositivos móviles

Elementos de sistemas integrados

• Procesador
• Microprocesador
• Microcontrolador
• Procesador de señal digital.

Pasos en el proceso de diseño del sistema integrado

Los diferentes pasos en el flujo / diagrama de flujo del diseño del sistema integrado incluyen lo siguiente.

Abstracción

En esta etapa se abstrae el problema relacionado con el sistema.

Hardware:arquitectura de software

Se debe conocer el conocimiento adecuado de hardware y software antes de iniciar cualquier proceso de diseño.

Propiedades funcionales adicionales

Las funciones adicionales que se implementarán deben entenderse completamente desde el diseño principal.

Familia de diseño relacionada con el sistema

Al diseñar un sistema, uno debe referirse a una familia de diseño anterior relacionada con el sistema.

Diseño modular

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

Mapeo

Basado en el mapeo del software. Por ejemplo, el flujo de datos y el flujo del programa se asignan en uno.

Diseño de interfaz de usuario

En el diseño de la interfaz de usuario, depende de los requisitos 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 refinarse adecuadamente para que el equipo de software pueda comprenderlo.

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

• Jerarquía de control
• Partición de estructura
• 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 cualquier sistema para que funcione correctamente, son

Métricas de diseño / parámetros de diseño de un sistema integrado	Función
Disipación de energía	Siempre mantenido bajo
Rendimiento	Debe ser alto
Plazos de proceso	El proceso / tarea debe completarse dentro de un tiempo específico.
Costo de fabricación	Debe mantenerse.
Costo de ingeniería	Es el costo de editar, probar y depurar el hardware y el software.
Tamaño	El tamaño se define en términos de memoria RAM / ROM / Memoria Flash / Memoria física.
Prototipo	Es el tiempo total necesario para desarrollar un sistema y probarlo.
Seguridad	La seguridad del sistema debe tomarse como el bloqueo del teléfono, la seguridad del usuario, como la medida de seguridad en caso de avería del motor, debe tomarse
Mantenimiento	Se debe realizar un mantenimiento adecuado del sistema para evitar fallas en el sistema.
Tiempo de comercialización	Es el tiempo que tarda en lanzarse al mercado el producto / sistema desarrollado.

Actividades del proceso de desarrollo de software integrado

Las actividades del proceso de desarrollo de software integrado incluyen principalmente lo siguiente.

Especificaciones

Deben hacerse las especificaciones adecuadas para que el cliente que usa el producto pueda revisar las especificaciones del producto y usarlo sin confusión alguna. Los diseñadores se enfocan principalmente en especificaciones como hardware, restricciones de diseño, período del ciclo de vida, comportamiento del sistema resultante.

Arquitectura

Se especifican las capas de arquitectura de hardware y software.

Componentes

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

Integración del sistema

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

Desafíos en el diseño de sistemas integrados

Al diseñar cualquier sistema integrado, los diseñadores enfrentan muchos desafíos como los siguientes:

• Adaptabilidad al entorno
• Consumo de energía
• Área ocupada
• Empaquetado e integración
• Actualización de hardware y software
• Seguridad
• Hay varios desafíos a los que se enfrentan los diseñadores al probar el 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 automática de chocolate (ACVM)
• Cámara digital
• Tarjeta inteligente
• Teléfono móvil
• Computadora móvil, etc.

Máquina expendedora automática de chocolate (ACVM)

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

Pasos de diseño

Los pasos de diseño incluyen principalmente lo siguiente.

1. Requisitos
2. Especificaciones
3. Funcionamiento del hardware y software.

Requisitos

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

Entradas

• Monedas, selección del usuario.
• Se genera una interrupción en cada puerto cada vez que se inserta una moneda.
• Se envía una notificación por separado a cada puerto.

Salidas

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

Función del sistema

• Mediante una interfaz gráfica de usuario, el niño le ordena al sistema qué chocolate quiere comprar.
• Donde la interfaz gráfica de usuario tiene una pantalla LCD, teclado, pantalla táctil.
• La máquina entrega el chocolate cuando el niño inserta la moneda si las monedas insertadas superan el costo real del chocolate seleccionado. La máquina ACVM reembolsa el dinero.
• Con un bus síncrono universal, el propietario del ACVM puede realizar un seguimiento de la ubicación del cliente.

Métricas de diseño

Disipación de energía

El diseño debe realizarse según el tamaño de la pantalla y los componentes mecánicos.

Fecha límite del proceso

Se debe configurar el temporizador, de modo que cada vez que el niño inserta la moneda, el ACVM debe responder dentro de unos segundos entregando los chocolates y reembolsando si el exceso.
Por ejemplo, si el tiempo de respuesta es de 10 segundos, el ACVM debe entregar el chocolate y reembolsar el dinero si es sobrante dentro de los 10 segundos tan pronto como el niño inserte la moneda y haga una solicitud de chocolate.

Especificaciones

Desde el siguiente sistema ACVM, cuando el niño inserta la moneda. Las monedas se segregan de acuerdo con los puertos presentados, Port1, Port2, Port5. Al recibir la moneda, el puerto genera una interrupción, esta interrupción se envía para leer el valor de la cantidad y aumentar.

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

Hardware

La arquitectura de hardware de ACVM tiene las siguientes especificaciones de hardware

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

Software de ACVM

Muchos programas deben escribirse para que puedan reprogramarse cuando sea necesario en RAM / ROM como,

• Aumento del precio del chocolate
• Actualización de mensajes para que se muestren en la pantalla LCD
• Cambio en las características de la máquina.

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