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Compreendendo os sistemas embarcados - o básico

Compreendendo os sistemas embarcados - o básico

À medida que a tecnologia dos computadores avança, sua tecnologia se torna cada vez mais incorporada a produtos eletrônicos.

As capacidades fornecidas pelos sistemas embarcados permitem que o equipamento eletrônico tenha capacidades muito maiores do que seria possível se apenas técnicas de hardware fossem usadas.

Como resultado, os sistemas embarcados são encontrados em todos os tipos de equipamentos eletrônicos e dispositivos. De pequenas quantidades de processamento em itens como cronômetros eletrônicos, a sistemas incorporados muito mais complicados, como consoles de jogos e até mesmo grandes fábricas e outros sistemas industriais.

A técnica ganha seu nome pelo fato de que o software está embutido nela para um aplicativo específico. O sistema embarcado não é como um PC ou outro computador que pode executar uma variedade de programas e cumprir uma série de tarefas, mas, em vez disso, o item que usa o software incorporado concentra-se em uma tarefa ou aplicativo específico.

Para atender a essa necessidade, o item que usa técnicas integradas tem seu software pré-carregado, embora atualizações possam ser realizadas de tempos em tempos.

Noções básicas de sistemas embarcados

Pode ser questionado o que é um sistema embarcado. Com muitos sistemas baseados em processador e computadores, é útil definir o que é um sistema embarcado. Uma definição conveniente para um sistema embarcado é: Um sistema embarcado é qualquer sistema de computador contido em um produto que não seja descrito como um computador.

Usando esta definição de sistema embarcado, é possível compreender as várias características básicas. Normalmente são:

  • Os sistemas embarcados são projetados para uma tarefa específica. Embora usem técnicas de computador, eles não podem ser usados ​​como um computador de uso geral usando uma variedade de programas diferentes para tarefas diferentes. Desta forma, sua função pode ser focada no que eles precisam fazer e, portanto, podem ser tornados mais baratos e eficientes.
  • O software para sistemas embarcados é normalmente referido como firmware. Em vez de ser armazenado em um disco, onde muitos programas podem ser armazenados, o único programa para um sistema embutido é normalmente armazenado em um chip e é referido como firmware.

Os sistemas embarcados contêm dois elementos principais:

  • Hardware de sistema integrado: Como acontece com qualquer sistema eletrônico, um sistema embarcado requer uma plataforma de hardware para ser executado. O hardware será baseado em um microprocessador ou microcontrolador. O hardware do sistema embarcado também conterá outros elementos, incluindo memória, interfaces de entrada e saída (E / S), bem como a interface do usuário e a tela.
  • Software de sistema integrado: O software do sistema embarcado é escrito para executar uma função específica. Normalmente é escrito em um formato de alto nível e, em seguida, compilado para fornecer código que pode ser alojado em uma memória não volátil dentro do hardware.

Hardware de sistemas embarcados

Ao usar um sistema embarcado, há uma escolha entre o uso de um microcontrolador ou um microprocessador.

  • Sistemas baseados em microcontroladores: Um microcontrolador é essencialmente uma CPU, unidade de processador central ou processador com memória integrada ou dispositivos periféricos. Como menos componentes externos são necessários, o sistema embarcado que usa microcontroladores tende a ser mais amplamente utilizado
  • Sistemas baseados em microprocessador: Os microprocessadores contêm uma CPU, mas usam chips externos para memória e interfaces periféricas. Como eles exigem mais dispositivos na placa, mas permitem mais expansão e seleção de periféricos exatos, etc., essa abordagem tende a ser usada para sistemas embarcados maiores.

Qualquer que seja o tipo de processador usado no sistema embarcado, pode ser um tipo de uso muito geral de um dos muitos processadores altamente especializados destinados a uma aplicação específica. Em alguns casos, chips personalizados podem ser viáveis ​​para uma aplicação específica se as quantidades forem suficientemente altas. Um exemplo comum de classe padrão de processador dedicado é o processador de sinal digital, DSP. Este tipo de processador é usado para processar arquivos de áudio e imagem em particular. O processamento é necessário muito rapidamente, pois eles podem ser usados ​​em aplicativos como telefones celulares e similares.

Software de sistemas embarcados

Um dos principais elementos de qualquer sistema embarcado é o software usado para executar o microcontrolador.

Há uma variedade de maneiras de escrever isso:

  • Código da máquina: O código de máquina é o código mais básico usado para a unidade do processador. O código é normalmente em código hexadecimal e fornece as instruções básicas para cada operação do processador. Essa forma de código raramente é usada para sistemas embarcados atualmente.
  • Linguagem de programação: Escrever código de máquina é muito trabalhoso e demorado. É difícil de entender e depurar. Para superar isso, muitas vezes são utilizadas linguagens de programação de alto nível. Linguagens incluindo C, C ++, etc são comumente usadas.

O código para o sistema embarcado será normalmente armazenado em uma forma de memória não volátil mantida na placa do processador. O código é denominado firmware - a ideia é que ele não seja atualizado da mesma forma que o software, sendo mantido no sistema embarcado e não podendo ser alterado pelo usuário. Freqüentemente, é possível atualizar o software, mas isso pode significar trocar o cartão de memória no qual o firmware está armazenado ou atualizá-lo de outra forma.

Freqüentemente, ferramentas adicionais podem ser usadas para ajudar no desenvolvimento do firmware. Freqüentemente, os programas podem se tornar complicados e é necessário garantir que o firmware do sistema embarcado opere corretamente.

Ferramentas de design de sistemas embarcados

Muitos sistemas embarcados são complicados e requerem grandes níveis de software para funcionar.

O desenvolvimento deste software pode ser demorado e deve ser muito preciso para que o sistema embarcado opere corretamente. A codificação em sistemas embarcados é uma das principais áreas onde ocorrem falhas.

Para ajudar a simplificar o processo, normalmente são utilizadas ferramentas de desenvolvimento de software. Isso ajuda o desenvolvedor de software a programar mais rapidamente e também com mais precisão.


Assista o vídeo: uBIP - Microcontrolador Básico para o Ensino de Sistemas Embarcados (Janeiro 2022).