什么是嵌入式系统设计：设计过程中的步骤

嵌入式系统是控制许多其他电子设备的控制器。它是嵌入式硬件和软件的结合。嵌入式系统有两种类型微处理器和微控制器。微处理器是基于冯·诺依曼模型/架构(程序+数据驻留在同一内存位置)，它是计算机系统的重要组成部分，外部处理器和外设与它接口。占地面积大，能耗高。微处理器的应用就是个人计算机。本文讨论了嵌入式系统设计中涉及到的步骤。

什么是嵌入式系统设计？

定义：嵌入式系统设计是将硬件和软件结合在一起，针对一个特定的功能和一个更大的区域进行嵌入式系统设计。在嵌入式系统设计中，单片机起着至关重要的作用。微控制器是基于哈佛架构的，它是嵌入式系统的重要组成部分。外部处理器，内部内存和i/o组件与微控制器接口。占地面积小，能耗低。单片机的应用是MP3、洗衣机。

嵌入式系统的类型

• 独立的嵌入式系统
• 实时嵌入式系统
• 网络设备
• 移动设备

嵌入式系统的元素

• 处理器
• 微处理器
• 微控制器
• 数字信号处理器。

嵌入式系统设计过程中的步骤

不同的步骤嵌入式系统设计流程/流程图包括以下这些。

抽象

在这个阶段，抽象了与系统相关的问题。

硬件 - 软件架构

在开始任何设计过程之前，必须了解适当的硬件和软件知识。

额外的功能性质

要实现的额外函数要从主要设计中完全理解。

系统相关的设计系列

在设计系统时，应该指的是先前的系统相关的设计系列。

模块化设计

必须进行单独的模块设计，以便以后需要时可以使用。

映射

在此基础上进行了软件映射。例如，数据流和程序流被映射为一个。

用户界面设计

在用户界面设计中，主要取决于用户需求、环境分析和系统功能。例如，在一部手机上，如果我们想要降低手机的功耗，我们要考虑其他参数，这样功耗就可以降低。

细化

每个组件和模块都必须适当地细化，以便软件团队能够理解。

建筑描述语言用于描述软件设计。

• 控制层次
• 分区结构
• 数据结构和层次结构
• 软件程序。

嵌入式系统设计软件开发过程活动

它们需要各种设计度量来设计任何系统功能，它们是

嵌入式系统的设计度量/设计参数	函数
功耗	总是保持低位
性能	应该很高
过程的最后期限	流程/任务必须在规定的时间内完成。
制造成本	应该保持。
工程成本	它是硬件和软件编辑测试调试的成本。
尺寸	大小是根据内存RAM/ROM/闪存/物理内存来定义的。
原型	它是开发一个系统和测试它所花费的总时间。
安全	系统安全应像手机锁定一样，用户安全像发动机打破安全措施必须采取
维护	必须对系统进行适当的维护，以避免系统出现故障。
上市时间	指的是开发出来的产品/系统投入市场所花的时间。

嵌入式软件开发过程活动

嵌入式软件开发过程的活动主要包括以下内容。

规格

要进行适当的规格，以便使用该产品的客户可以通过产品的规格并使用它而不会混淆。设计师主要专注于硬件，设计约束，生命周期，结果系统行为等规范。

建筑学

指定了硬件和软件架构层。

组件

在这一层中，完成组件设计。组件如单处理器，内存- RAM/ROM，外围设备，总线等。

系统集成

在该图层中，所有组件都集成到系统中并测试其是否会议设计师，期望。

嵌入式系统设计中的挑战

在设计任何嵌入式系统时，设计师面临着如下挑战，

• 环境适应性
• 能量消耗
• 占领区
• 包装和整合
• 更新硬件和软件
• 安全
• 在测试嵌入式硬件等设计时，设计者面临着各种各样的挑战测试、验证阶段、验证可维护性。

嵌入式系统设计实例

• 自动巧克力自动售货机（ACVM）
• 数码相机
• 智能卡
• 手机
• 移动计算机..etc。

自动巧克力自动售货机（ACVM）

ACVM的设计功能是每当孩子将硬币插入ACVM时，就给孩子提供巧克力。

设计步骤

设计步骤主要包括以下内容。

1. 需求
2. 规格
3. 硬件和软件功能。

需求

当孩子将硬币插入机器并选择他想要购买的特定巧克力。

输入

• 硬币,用户选择。
• 只要插入硬币，在每个端口都会生成中断。
• 一个单独的通知被发送到每个端口。

输出

• 巧克力
• 退款
• LCD上显示消息，如日期，时间，欢迎消息。

系统功能

• 使用图形用户界面，将孩子的子命令用于孩子想要购买的系统。
• 其中图形用户界面有一个LCD，键盘，触摸屏。
• 如果孩子投进去的硬币超过了所选巧克力的实际成本，机器就会把巧克力送出去。ACVM机器将退款。
• 使用通用同步总线，ACVM的所有者可以跟踪客户端位置。

设计指标

功耗

设计应根据显示器的大小和机械部件进行。

过程的最后期限

必须设置定时器，这样当孩子插入硬币时，ACVM必须在几秒钟内做出反应，递送巧克力，如果多了就退钱。
例如，如果响应时间是10秒，那么ACVM应该在孩子插入硬币并要求购买巧克力后的10秒内发送巧克力并退还超过10秒的钱。

规格

从下面的ACVM系统，当孩子插入硬币时。根据呈现的端口，Port1，Port2，Port5进行隔离。在接收硬币上，端口生成中断，将发送此中断以读取金额值并增加。

一个液晶显示器在这里显示信息，如成本，时间，欢迎等。在收集巧克力的地方存在一个端口交付。

硬件

ACVM硬件架构具有以下硬件规格

• 单片机8051
• 64 KB RAM和8MB ROM
• 64kb Flash内存
• 键盘
• 机械硬币分拣机
• 巧克力通道
• 硬币渠道
• USB无线调制解调器
• 电力供应

软件ACVM

许多程序必须被编写，以便在需要时在RAM /ROM中重新编程，比如，

• 增加巧克力价格
• 更新消息显示在LCD上
• 机器功能的改变。

嵌入式系统是硬件+软件的组合，以执行特定功能。有两种类型的微处理器和微控制器。在设计嵌入式系统时，某些设计约束和规格是考虑的，因此开发人员可以满足客户的期望并按时交付。嵌入式系统的应用设计ACVM在此内容中解释。这是一个问题在设计嵌入式系统时环境限制的原因是什么？