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Comprendre les systèmes embarqués - les bases

Comprendre les systèmes embarqués - les bases

Au fur et à mesure que la technologie informatique progresse, sa technologie s'intègre de plus en plus dans les produits électroniques.

Les capacités fournies par les systèmes embarqués permettent aux équipements électroniques d'avoir des capacités beaucoup plus importantes que ce qui serait possible si seules des techniques matérielles étaient utilisées.

En conséquence, les systèmes embarqués se retrouvent dans toutes sortes d'équipements électroniques et de gadgets. Des petites quantités de traitement dans des éléments comme les minuteries électroniques, aux systèmes embarqués beaucoup plus compliqués comme les consoles de jeu et même les grandes usines et autres systèmes industriels.

La technique tire son nom du fait que le logiciel y est intégré pour une application particulière. Le système embarqué n'est pas comme un PC ou un autre ordinateur capable d'exécuter une variété de programmes et d'accomplir toute une série de tâches, mais l'élément utilisant un logiciel embarqué se concentre sur une tâche ou une application particulière.

Pour répondre à ce besoin, l'élément utilisant des techniques intégrées a son logiciel préchargé, bien que des mises à jour puissent être effectuées de temps à autre.

Notions de base sur les systèmes embarqués

On peut se demander ce qu'est un système embarqué. Avec de nombreux systèmes et ordinateurs basés sur des processeurs, il est utile de définir ce qu'est un système embarqué. Une définition pratique pour un système embarqué est: Un système embarqué est tout système informatique contenu dans un produit qui n'est pas décrit comme un ordinateur.

En utilisant cette définition de système embarqué, il est possible de comprendre les différentes caractéristiques de base. En général, ils sont:

  • Les systèmes embarqués sont conçus pour une tâche spécifique. Bien qu'ils utilisent des techniques informatiques, ils ne peuvent pas être utilisés comme un ordinateur à usage général utilisant une variété de programmes différents pour différentes tâches. De cette manière, leur fonction peut être concentrée sur ce qu'ils doivent faire, et ils peuvent donc être rendus moins chers et plus efficaces.
  • Le logiciel pour les systèmes embarqués est normalement appelé micrologiciel. Plutôt que d'être stocké sur un disque, où de nombreux programmes peuvent être stockés, le programme unique pour un système intégré est normalement stocké sur une puce et il est appelé micrologiciel.

Les systèmes embarqués contiennent deux éléments principaux:

  • Matériel système intégré: Comme pour tout système électronique, un système embarqué nécessite une plate-forme matérielle sur laquelle fonctionner. Le matériel sera basé sur un microprocesseur ou un microcontrôleur. Le matériel du système embarqué contiendra également d'autres éléments, notamment la mémoire, les interfaces d'entrée / sortie (E / S) ainsi que l'interface utilisateur et l'affichage.
  • Logiciel système intégré: Le logiciel système embarqué est écrit pour exécuter une fonction particulière. Il est généralement écrit dans un format de haut niveau, puis compilé pour fournir un code qui peut être logé dans une mémoire non volatile dans le matériel.

Matériel de systèmes embarqués

Lors de l'utilisation d'un système embarqué, il y a le choix entre l'utilisation d'un microcontrôleur ou d'un microprocesseur.

  • Systèmes basés sur un microcontrôleur: Un microcontrôleur est essentiellement une unité centrale de traitement, une unité centrale de traitement ou un processeur avec une mémoire intégrée ou des périphériques. Comme moins de composants externes sont nécessaires, les systèmes embarqués utilisant des microcontrôleurs ont tendance à être plus largement utilisés
  • Systèmes basés sur microprocesseur: Les microprocesseurs contiennent un processeur mais utilisent des puces externes pour la mémoire et les interfaces périphériques. Comme ils nécessitent plus de périphériques sur la carte, mais ils permettent plus d'expansion et de sélection de périphériques exacts, etc., cette approche a tendance à être utilisée pour les systèmes embarqués plus grands.

Quel que soit le type de processeur utilisé dans le système embarqué, il peut s'agir d'un type à usage très général de l'un des nombreux processeurs hautement spécialisés destinés à une application particulière. Dans certains cas, des puces conçues sur mesure peuvent être viables pour une application particulière si les quantités sont suffisamment élevées. Un exemple courant de classe standard de processeur dédié est le processeur de signal numérique, DSP. Ce type de processeur est notamment utilisé pour traiter des fichiers audio et image. Le traitement est nécessaire très rapidement car ils peuvent être utilisés dans des applications telles que les téléphones mobiles et similaires.

Logiciel de systèmes embarqués

L'un des éléments clés de tout système embarqué est le logiciel utilisé pour exécuter le microcontrôleur.

Il y a plusieurs façons d'écrire cela:

  • Langage machine: Le code machine est le code le plus basique utilisé pour le processeur. Le code est normalement en code hexadécimal et fournit les instructions de base pour chaque opération du processeur. Cette forme de code est rarement utilisée pour les systèmes embarqués de nos jours.
  • Langage de programmation: L'écriture de code machine est très laborieuse et prend du temps. C'est difficile à comprendre et à déboguer. Pour surmonter cela, des langages de programmation de haut niveau sont souvent utilisés. Les langages tels que C, C ++, etc. sont couramment utilisés.

Le code du système embarqué sera généralement stocké sur une forme de mémoire non volatile conservée sur la carte processeur. Le code est appelé micrologiciel - l'idée est qu'il n'est pas mis à jour de la même manière que le logiciel est conservé dans le système embarqué et qu'il ne peut pas être modifié par l'utilisateur. Il est souvent possible de mettre à jour le logiciel, mais cela peut impliquer de changer la carte mémoire sur laquelle se trouve le firmware, ou de la mettre à jour d'une autre manière.

Souvent, des outils supplémentaires peuvent être utilisés pour aider au développement du micrologiciel. Les programmes peuvent souvent devenir compliqués et il est nécessaire de s'assurer que le micrologiciel du système embarqué fonctionne correctement.

Outils de conception de systèmes embarqués

De nombreux systèmes embarqués sont complexes et nécessitent de grands niveaux de logiciels pour fonctionner.

Le développement de ce logiciel peut prendre du temps et il doit être très précis pour que le système embarqué fonctionne correctement. Le codage dans les systèmes embarqués est l'un des principaux domaines où se produisent des défauts.

Pour aider à simplifier le processus, des outils de développement logiciel sont normalement utilisés. Ceux-ci aident le développeur de logiciels à programmer plus rapidement et avec plus de précision.


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