ugradbeni raČunalni sustavi - riteh.uniri.hr · pdf filemicrochip pic stmicroelectronics st6,...

UVODNO PREDAVANJE

“Embedded System” Sustav koji u sebi objedinjuje računalno

sklopovlje (hardware), programsku podršku (software), te eventualno dodatne dijelove (npr. elektromehaničke) u svrhu obavljanja neke zadaće.

PODRUČJE PRIMJENE PRIMJER

Avionska i vojna industrija Automatski sustavi navođenja, navigacijski sustavi, automatski sustavi za slijetanje, upravljanje motorima

Medicina X-zrake, MRI, uređaji za praćenje (monitoring) stanja pacijenata

Automobilska industrija Upravljanje motorom, sustav protiv blokiranja kotača prilikom kočenja (ABS), sustav protiv proklizavanja kotača, GPS navigacija, računalo za dijagnostiku kvarova…

Komunikacije Komunikacijski sateliti, routeri, switchevi, hubovi…

PODRUČJE PRIMJENE PRIMJER

Računalna periferija Tipkovice, miševi, pisači, skeneri, monitori, modemi, hard diskovi, DVD jedinice…

Elektronička instrumentacija Uređaji za akviziciju podataka, osciloskopi, generatori signala, logički analizatori…

Kućni uređaji Mikrovalne pećnice, perilice za suđe, televizori, satelitski prijemnici, CD/DVD playeri…

Uredski uređaji Fax i fotokopirni uređaji, telefoni, kalkulatori…

Industrijski uređaji Uređaji za upravljanje dizalom, sustavi za nadzor, PLC, razni uređaji za upravljanje i regulaciju

PODRUČJE PRIMJENE PRIMJER

Uređaji za osobne potrebe Mobiteli, MP3 playeri, PDA, ručne video igrice, igrače konzole, digitalne video kamere, fotoaparati…

Sveprisutnost ugradbenih računalnih sustava.

Omjer takvih uređaja i osobnih računala je veći od 100!

Ugradbeni računalni sustavi zaslužni su za većinu svjetske proizvodnje mikroprocesora.

Veličina Ograničeni resursi (RAM, ROM) Cijena Vrijeme razvoja Pouzdanost Sigurnost Niska potrošnja el. energije Odziv u realnom vremenu (Real-Time)

Mikroprocesor Mikrokontroler (MCU) Digitalni Signalni Procesor (DSP) FPGA (Field-Programmable Gate Array) SoC (System-on-a-Chip) Razne hibridne tehnologije

MCU = CPU + MEMORIJA + PERIFERNE JEDINICE

MEMORIJA RAM (radna memorija, varijable) ROM (programska memorija, konstante)

PERIFERNE JEDINICE ulazno/izlazni pinovi – GPIO (General Purpose I/O) ADC/DAC Razna serijska sučelja (UART, SPI, I2C, USB…) Counter/Timer jedinica Capture/Compare jedinica RTC (Real-Time Clock) …

Karakteristike: Jednostavni za korištenje Vrlo mali broj pinova Mala potrošnja el. energije Velika baza korisnika Dobra tehnička podrška Visoka pouzdanost Industrijska primjena, automobilska

industrija, uredski uređaji, uređaji široke potrošnje

Renesas R8C

Microchip PIC

STMicroelectronics ST6, ST7, ST8

Freescale RS08, HC08

Atmel AT89 (8051 porodica)AT90, ATTiny, ATMega (AVR)

Infineon XC800

Microsoft MousePIC16C622

Karakteristike: Pogodniji za složeniju primjenu: npr. mrežne

aplikacije - ethernet Lakše pisanje firmware-a zbog manje restrikcija

u pogledu dostupne memorije i performansi u odnosu na 8 – bitne mikrokontrolere

Dobar odnos performansi i niske potrošnje Industrijska primjena, automobilska industrija,

uredski uređaji, uređaji široke potrošnje Dobar izbor razvojnih alata Industrijska primjena, automobilska industrija,

upravljanje elektromotornim pogonima

Renesas RX, M16C

Microchip PIC24

STMicroelectronics ST10

Freescale S12, S12X

Texas Instruments MSP430

Infineon C166, XC166, XE166

METREL MI 2392 PowerQ+XC161

Karakteristike: Visoke performanse u odnosu na 8/16 – bitne

mikrokontrolere Složeni za većinu manjih aplikacija Njihova složenost iziskuje potrebu za

korištenjem OS-a Najpoznatija ARM arhitektura Automobilska industrija (trećina tržišta),

mobilni telefoni

Renesas SuperH, V850

Microchip PIC32

STMicroelectronics STM32, STR7

Freescale ColdFire, Kinetis

Texas Instruments Stellaris, C2000

Infineon TriCore

Atmel AVR32

STM32 Primer2

…osim očitih čimbenika poput performansi, potrošnje, ugrađenih perifernih jedinica…

Kvaliteta razvojnih alata (razvojno okruženje, compiler, debugger, dokumentacija i tehnička podrška)

Podržani operativni sustavi Dostupnost raznih kitova za evaluaciju i

razvoj

Firmware Programska podrška ugrađena u samo

sklopovlje URS-a (npr. u mikrokontroler ili EEPROM)

Može objedinjavati cijelu ili dio funkcionalnosti URS-a

Middleware Nadogradnja OS-a koja nije izravno dio

programske podrške najviše razine (applicationsoftware). Međusloj poput TCP/IP stoga ili GUI-a.

RTOS (Real-Time Operating System) Operativni sustavi sa odzivom u realnom vremenu Najčešće se koristi kod složenijih sustava Omogućuje mnogo brži razvoj (gotovi moduli: USB,

podrška za datotečne sustave, korisnička sučelja…) Upravljanje zadacima, dinamička alokacija

memorije… Integrity RTOS (Green Hill), uC/OS II/III (Micrium),

Nucleus (Mentor Graphics), RTX Real-Time kernel(Keil), Windows CE (Microsoft) FreeRTOS…

Karakteristike RTOS-a Determinizam - obrada sistemskih poziva u

preodređenom maksimalnom vremenu. Pre-emptive (preemptivni?) - sistemski pozivi ili

zadaci nižeg prioriteta mogu u bilo kojem trenutku biti prekinuti zadatkom višeg prioriteta.

Niske latencije - omogućavaju brz odgovor na prekide u cilju izvršavanja zadaća prekida višeg prioriteta.

Mali footprint - malo zauzeće programske memorije

Brzo vrijeme podizanja sustava (boot time)

Programski jezici Assembler, C, C++, Ada, Java, Basic, Pascal

Alati ovisni o korištenoj tehnologiji Različita integrirana razvojna okruženja

(Altium Tasking, Keil, IAR, MPLAB, AVRStudio, CodeWarrior…)

MATLAB, LabVIEW (Embedded module)

Dobro poznavanje sklopovlja (mikrokontroleri, FPGA, AD/DA …)

Znanje programskih jezika (C, assembler, C++, .NET compact framework, Java...)

Poznavanje raznih komunikacijskih protokola (RS232, I2C, 1-Wire, SPI, TCP/IP…)

Poznavanje raznih tehnologija i standarda u ovisnosti o sustavima koje razvija

Biti spreman kontinuirano učiti i pratiti trendove