Was ist ein eingebettetes System? Typen, Beispiele, Anwendungen

Was ist ein eingebettetes System?

Definition – Eingebettetes System wird auch als „eingebetteter Computer“ bezeichnet. Das eingebettete System ist eine Kombination aus Computerhardwareschaltungen und Softwareprogrammen. Es liefert die perfekte Lösung für jedes spezifische Problem und wird dann als „eingebettetes System“ bezeichnet. Es ist in der Lage, bestimmte Aufgaben unabhängig auszuführen, oder es kann in jedem riesigen System verwendet werden. Aufgrund dieses Vorteils des eingebetteten Systems wird es in verschiedenen Anwendungen verwendet.

Das erste eingebettete System wurde von Charles Stark eingeführt, um die Größe und das Gewicht der Projektschaltung zu verringern.

Das eingebettete System besteht aus elektronischen Teilen. Um auf diesem elektronischen System die vordefinierte Software zu installieren, muss es je nach Anwendung einzelne oder mehrere Aufgaben ausführen können.

Das eingebettete Betriebssystem bezeichnet eine Kombination aus Software und Hardware. Das eingebettete Betriebssystem ist mit Programmcode geschrieben und hilft bei der Konvertierung der Hardwaresprache in eine Softwaresprache wie C, C ++. Schließlich wird das Ergebnis erzielt, das für den Menschen in den verschiedenen Formaten wie Bilder, Text und Text leicht verständlich ist Stimme.

Geschichte des eingebetteten Systems

Es gibt verschiedene wichtige Meilensteine ​​für die Geschichte des eingebetteten Systems .

• Das erste eingebettete System wurde 1960 von Charles Stark Draper eingeführt. Sein Hauptziel war die Entwicklung des Apollo-Leitsystems.

• 1965 war das zweite eingebettete System D-17B, das in das Raketenleitsystem von Minuteman integriert wurde.

• Dann verlagerte sich die eingebettete Technologie in den Automobilsektor, und 1968 wurde das erste eingebettete System für Fahrzeuge freigegeben.

• Der erste Mikrocontroller wurde 1971 von Texas Instruments entwickelt.

• Das erste eingebettete Betriebssystem (VxWorks) wurde 1987 von Wind River eingeführt.

• Das erste eingebettete Linux-System wurde 1990 eingeführt.

• Basierend auf den Meinungen von Analysten des Embedded Market wird die Projektion von Embedded-Systemen bis 2030 50 US-Dollar erreichen.

Arten von eingebetteten Systemen

Es gibt zwei Klassifikationen von eingebetteten Systemen , wie –

Ferner hat das eingebettete System verschiedene Typen, basierend auf diesen Klassifikationen des eingebetteten Systems.

Basierend auf Leistung und funktionalen Anforderungen

Eigenständige eingebettete Systeme

In diesem eigenständigen eingebetteten System wird kein Hostsystem wie Computer oder Prozessor benötigt. Sie führen ihre Aktivitäten selbst aus und produzieren dann ihre Ausgabe auf verbundenen Ausgabegeräten wie Monitoren oder Druckern. Bei diesen Arten von eingebetteten Systemen erfolgt das Einfügen von Eingangsdaten von Ports in Form von digitalen oder analogen Signalen und das Ausführen im Port selbst. Wenn die Berechnung und Konvertierung ordnungsgemäß durchgeführt wird, wird die Ausgabe auf den angeschlossenen Ausgabegeräten angezeigt. Standalone Embedded bietet Flexibilität und Effizienz, da sie alleine arbeiten.

Beispiele – Waschmaschinen und Mikrowellen, da sie kein Computersystem für den Betrieb dieser Gegenstände benötigen.

Andere Beispiele sind –

• Digitalkameras

• Mp3-Player

• Videospielkonsolen

• Temperaturmesssysteme

Eingebettete Echtzeitsysteme

Eingebettete Echtzeitsysteme werden in solchen Bereichen eingesetzt, in denen zu einem bestimmten Zeitpunkt Ergebnisse benötigt werden. Daher werden diese eingebetteten Echtzeitsysteme in den Bereichen Militär, Medizin und Industrie eingesetzt. Wenn ihre zugewiesenen Aufgaben innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens erledigt werden müssen, sind sie ansonsten die Frist für ihre Projekte. Zur Steuerung der äußeren Umgebung, zur Verwendung des Computersystems und der damit verbundenen mehreren Sensoren oder Eingabe- / Ausgabeschnittstellen. Hier haben Sie das Recht, die Ausgabe auf statische oder dynamische Weise zu planen.

Um die eingebetteten Echtzeitsysteme zu entwerfen, benötigen wir Timing-Analyse, Multitasking-Design, Debugging sowie plattformübergreifende Tests und Architekturdesign. Um die Leistung zu verbessern und Ausfälle zu vermeiden, ist in diese Art von Systemen hervorragende Hardware eingebettet.

Hinweis – Der Hauptnachteil des eingebetteten Systems besteht darin, dass Sie nach der Entwicklung des eingebetteten Systems keine Änderungen, Verbesserungen oder Aktualisierungen vornehmen können.

Beispiele sind –

• Umgang mit Licht, Wärme oder Aufzügen

• Automatische Roboter

• Verkehrskontrollsystem wie as – Autobahnen, Luftraum, Schifffahrtslinien oder Eisenbahnlinie

• Telefon- und Funkkommunikation

• Patientenüberwachungssystem und Strahlentherapiesystem in der medizinischen Linie

• Computergestützte Spiele

• Verteidigungssektor wie als Waffen

• Multimedia-Systeme

Darüber hinaus ist das eingebettete Echtzeitsystem in zwei Kategorien unterteilt:

Soft Embedded Systems – Diese Art von System, um die Prozesse als Hauptaufgabe zu betrachten und die gesamte Aufgabe zu steuern. Fristen sind nicht als Priorität zulässig. Wenn in jedem Fall Fristen weggelassen werden, sollten in den Soft Embedded-Systemen keine Auslassungsprozesse auftreten.

Beispiel – Soundsystem des Computersystems

Hart eingebettete Systeme – In diesem System sollten Zeitpläne als Frist betrachtet werden, und sie sollten unter keinen Umständen weggelassen werden. Hard Embedded Systems verwendet keine Art von permanentem Speicher, daher müssen ihre Prozesse beim ersten Mal selbst ordnungsgemäß abgeschlossen sein.

Beispiel – Flugzeugsteuerungssystem

Netzwerk eingebettete Systeme

Wenn ein Programm auf den anderen Geräten als Netzwerkform ausgeführt wird, wird es als „Network Embedded Systems“ bezeichnet. Hier muss jedoch der Mikroprozessor oder Controller die Fernsteuerung dieser Programme im Netzwerk steuern. Diese Art von eingebettetem System wächst aufgrund ihrer besseren Flexibilität am schnellsten. Das gesamte Netzwerk wird über einen Webbrowser verwaltet und aufgerufen.

Beispiel – Sicherheitssysteme in einer Organisation oder einem kleinen Büro

Mobile eingebettete Systeme

Alle Geräte, die tragbar sind (ohne zeitliche und räumliche Einschränkungen) und frei mit eingebetteten Systemen arbeiten, werden als „Mobile Embedded Systems“ bezeichnet. Sie sind in Bezug auf Speicher und Funktionalität begrenzt.

Beispiel – Mobiltelefone, Laptops und Taschenrechner

Basierend auf der Leistung des Mikrocontrollers

Eingebettetes kleines System

Das Small Scale Embedded System ist das System der ersten Ebene und verwendet einen 8-Bit- oder 16-Bit-Prozessor. In welchem ​​verwendeten Prozessor, um Ressourcen wie ROM , RAM und Verarbeitungsgeschwindigkeit zu begrenzen .

Für den Entwurf eines solchen eingebetteten Systems benötigen wir eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) zur Implementierung des Codes. Assembler- oder C-Sprachen werden verwendet, um Code in das eingebettete System zu schreiben und dann zum Kompilieren dieses Codes (wenn der Code in die C-Sprache erfolgt) einen Compiler zu benötigen, da der Compiler dabei hilft, diesen Code in Hex-Code zu kompilieren. Wenn Code in Assemblersprache ausgeführt wird, benötigen wir den Assembler.

Beispiel – Waschmaschine, Ofen und automatisches Türschloss

Eingebettete Systeme mittlerer Größe

Eingebettete Systeme mittleren Maßstabs enthalten den 16-Bit- oder 32-Bit- Mikroprozessor . Diese Systemtypen sind im Vergleich zu Small Scale-Systemen am schnellsten, da die Anzahl der verwendeten Prozessorbits doppelt so hoch ist und daher auch eine hervorragende Geschwindigkeit erzielt wird.

Es gibt einige Alternativen für eingebettete Systeme im mittleren Maßstab: den digitalen Signalprozessor (DSP) und einige Maschinen mit erweiterter RISC-Architektur.

In der Entwicklungsphase dieses Systems benötigen wir verschiedene Arten von Softwaretools wie Debugger, Compiler und Assembler.

Anspruchsvolles eingebettetes System

Das hochentwickelte eingebettete System ist in der Lage, umfangreiche Aufgaben mit mehreren 32-Bit- oder 64-Bit- Mikroprozessoren auszuführen. Daher wird es als „hochentwickeltes eingebettetes System“ bezeichnet. Es ist auch in der Lage, verteilte Arbeiten im großen Maßstab auszuführen. Dieses System enthält die viele Software- und Hardware – Komplexität . Möglicherweise benötigen Sie IPS, ASIPS, PLAs, Konfigurationsprozessoren oder skalierbare Prozessoren.

Beispiele für eingebettete Systeme

Wir haben eine endlose Liste von Beispielen für eingebettete Systeme , daher können wir dieses Beispiel nicht im Detail behandeln. Wir werden jedoch einige Beispiele für eingebettete Systeme im Detail diskutieren .

Taschenrechner

• Der Rechner ist ein hervorragendes Beispiel für ein eingebettetes System, das im wirklichen Leben verwendet wird.

• Wir verwenden den Taschenrechner im täglichen Leben, weil er zur Lösung mehrerer mathematischer und wissenschaftlicher mathematischer Probleme beiträgt.

• In diesem Rechner fügen wir die Eingabe über die Tastatur ein, die auf der Oberfläche platziert ist. Anschließend werden verschiedene Funktionen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division und andere wissenschaftliche Funktionen ausgeführt. Anschließend wird das Ergebnis auf dem LCD angezeigt.

• Heutzutage werden wissenschaftliche Taschenrechner immer beliebter und enthalten einen sehr leistungsstarken Prozessor, sodass verschiedene komplexe mathematische Operationen ausgeführt werden können.

Industrieroboter

• Diese Roboter spielen eine wichtige Rolle in den Fertigungsorganisationen.

• Heutzutage werden alle Aufgaben im Automatisierungsmodus ausgeführt.

• Industrieroboter haben verschiedene Varianten und jede Variante erfüllt unterschiedliche Funktionen.

• Einige Roboter werden verwendet, um Werkzeuge, Kratzer und andere Materialien von einem Ort zum anderen zu bewegen.

• Nur wenige Roboter werden für die Herstellung verschiedener Komponenten verwendet, und auf der anderen Seite werden einige Roboter für die Montage von Teilen in großen Mengen verwendet.

• Heutzutage sind Lackierroboter in der gewerblichen Industrie beliebter.

• Aufgrund des Einsatzes dieser Roboter müssen weniger Mitarbeiter benötigt werden, da sie ihre Arbeit in kürzerer Zeit erledigen und gleichzeitig ein hervorragendes Ergebnis erzielen.

• Durch die Verwendung dieser Roboter mit eingebettetem System wird die Produktivität gesteigert.

• Diese Roboter werden von verschiedenen Programmen gesteuert, die im Speicher des Roboters codiert sind.

Persönlicher digitaler Assistent

• Personal Digital Assistant ist auch das beste Beispiel für ein eingebettetes System, da es sich um handgefertigte Geräte wie Datenorganisatoren, Mobiltelefone, Personal Digital Assistant usw. handelt.

• Personal Digital Assistant wurde vor der Entwicklung von Smartphones eingeführt

• Benutzer führen mit diesen Geräten verschiedene Aufgaben aus, z. B. um Daten zu sammeln, Filme anzusehen, Spiele zu spielen und das Internet zu nutzen.

• In Personal Digital Assistant werden die Eingaben über die Touchscreen-Oberfläche und die Daten auf der Speicherkarte gespeichert.

Geldautomat

• Jeder kennt Geldautomaten, an denen Geldautomaten abgehoben werden.

• Fast alle Banken haben ihre Geldautomaten, die sich am unterschiedlichen Standort befinden.

• So funktioniert es – Zuerst müssen Sie Ihre Geldautomatenkarte in den Geldautomaten ziehen, dann Ihr Passwort eingeben und Sie erhalten Ihr Geld.

Automatische Waschmaschine

• Die Waschmaschine ist auch eines der bekanntesten Beispiele für eingebettete Systeme im täglichen Leben.

• Fast ist die Waschmaschine in jedem Haus verfügbar, da sie zum Waschen schmutziger Kleidung verwendet wird.

• Sie entfernen alle schmutzigen Kleidungsstücke in der Maschine und drücken die Starttaste, dh Sie geben Daten ein.

• Waschmaschine, um das Gewicht der Kleidung zu bestimmen, die Sie hineingelegt haben

• Dann müssen Sie sauberes Wasser einfüllen.
• Das Ventil der Waschmaschine löst sich nach Beendigung der Beladung und des Wasserstandes.

• Nun, in der Waschmaschine, um die Trommel zu drehen und mit dem Waschen der Kleidung zu beginnen

• Wenn Ihre Kleidung gewaschen ist, schalten Sie das Auslassventil ein, um alles schmutzige Wasser freizugeben.

• Der Sensor stellt fest, ob Schmutzwasser freigesetzt wurde oder nicht und ob das Auslassventil ein- oder ausgeschaltet ist.