Vestavné systémy BI-VES Přednáška 1

Transkript

1 Vestavné systémy BI-VES Přednáška 1 Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Miroslav Skrbek 2010,2011 ZS2010/11 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 Agenda Úvod do předmětu Vymezení pojmu vestavný systém Příklady vestavných systémů Terminologie Modulární vestavné systémy Návrh vestavných systémů BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 2

3 Literatura Tammy Noergaard: Embedded Systems Architecture: A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers (Embedded Technology), Newnes, February 24, ISBN-13: BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 3

4 Vestavné (mikropočítačové) systémy- definice Vestavné systémy je možno definovat jako mikropočítačové systémy provozované jako součást jiných systémů. Primárním úkolem mikropočítače je řídit nějaký systém (zařízení), jehož je součástí, a to na základě jednoho nebo více (obvykle pevně a předem) vložených programů. Příkladem je mikropočítač zabudovaný v regulátoru topení, autopilotu letadla, atp. Anglicky se vestavné systémy označují jako Embedded systems BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 4

5 Aplikační oblasti vestavných mikropočítačových systémů Telekomunikace Spotřební elektronika Průmyslové řídící systémy Energetika Doprava Hračky Mobilní počítače Lékařská a laboratorní technika Periferie počítačů Měřící technika BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 5

6 Příklady aplikací ve spotřební elektronice Audio přístroje (receivery, tunery, přehrávače CD, MC, ) Video přístroje (televizory, video přehrávače, video kamery, střižny, ) Cyklo-počítače, rotopedy (ovládací pulty) Dětské elektronické hry, videohry Kuchyňské přístroje (mikrovlnné trouby, sporáky, roboty, ) BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 6

7 Rozdělení (Mikro)procesory pro vestavné systémy Vestavné (mikro)procesory Embedded processors Jednočipové mikropočítače Mikrořadiče Mikrokontroléry Microcontrollers Rozšiřitelné vnější sběrnicí Uzavřené (pouze vstupy/výstupy) BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 7

8 Příklad vestavného systému - regulátor teploty Krystal +5V Topné těleso Teplotní čidlo Mikrokontrolér Optotriak Snížit Teplotu Zvýšit Teplotu Displej ~220V BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 8

9 Mikropočítač V/V REGISTRY Adresa V/V ALU Paměť Vstup/výstup V/V Řadič Data V/V BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,2011 9

10 Mikroprocesor I REGISTRY Adresa ALU Paměť Vstup/výstup Řadič Data BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,

11 Mikroprocesor II Typický příklad: procesory pro mobilní aplikace REGISTRY Vstup/výstup Adresa ALU Paměť Řadič Data BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,

12 Modulárnířešení vestavných systémů Mikrokontrolér Aplikace Modul Modul Aplikace Modulární systém Aplikace BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,

13 Návrh vestavných systémů Návrh Hardware Software (IDE) Elektrické obvody (CAE) Mechanická konstrukce (CAD) BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,

14 Požadavky na návrh vestavných systémů Funkčnost Zařízení musí bezchybně plnit svoji funkci Spolehlivost Zařízení nesmí být poruchové (zvláštní předpisy pro životně kritické aplikace) Bezpečnost Zařízení musí splňovat obecně závazné bezpěčnostní předpisy a standardy Minimální náklady Cena zařízení musí být co nejnižší, zvláště kritické u velkých sérií BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,

15 Nároky na vestavné systémy Práce v širším teplotním rozsahu Komerční (Commercial) 0 až +70 C Průmyslový (Industrial) -25 až 85 C Armádní (Military) -55 až 125 C Zvýšené nároky na spolehlivost Životně kritické lékařské přístroje Přístroje v letadlech, apod. Vyšší nároky na mechanickou a chemickou odolnost Odolnost proti povětrnostním vlivům (zvýšená vlhkost, přítomnost korozivních chemikálií, apod.) BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,

16 Role standardů Podporují interoperabilitu mezi zařízeními Komunikace (BlueTooth, Ethernet, WiFi) snadné rozšíření standardními komponentami IEEE1394-Firewire, USB, SATA Podporují interoperabilitu mezi komponentami složitějších systémů Normy pro sběrnice PCI, ISA, VME Zvyšují bezpečnost systémů Bezpečnostní normy (počítačová bezpečnost i bezpečnost před úrazy elektrickým proudem, ) BI-VES, Přednáška 1 Miroslav Skrbek 2010,