Download miễn phí Bài giảng Hệ thống nhúng
Các hình thái trong phát triển phần mềm
-Dung lượng lớn, giá thấp, tính tích hợp thấp:CD player
8-bit vi xửlý với RAM, ROM, IO nằm trên chip
mã assembly, đơn tác vụ, 1K-8K bytes mã
-Dung lượng trung bình, giá vừa phải, tính hợp trung bình:bộ điều khiển từxa bằng tay
16-bit or 32-bit vi xửlý với bộnhớvà thiết bịngoại vi
Tùy biến phát triển phần mềm giữa C và assembly
64 KB-1MB mã, đa tác vụ
- Dung lượng thấp, giá cao, tính tích hợp cao:hệthống điều khiển không khí
Tính bảomậtvàtincậylàthướcđochủyếucủachấtlượng Tính bảo mật và tin cậy là thước đo chủ yếu của chất lượng
Phát triển và duy trì giá cả
Tính hiệu quảcao
- Tính hiệu quả cực cao: modem không dây
Thiết kê phần cứng, phần mềm phải tương thích với phần cứng
Tùy biến bộlệnh xửlý, môi trường phát triển phức hợp
Tích hợp với thiết kếcông cụphần cứng
Mô phỏng và công cụtổng hợp
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Hệ thống nhúngNội d ung
Giới thiệu hệ thống nhúng
Kiến trúc HW/SW
Đặc trưng và thiết kế hệ thống nhúng
Khái niệm thời gian thực
Đặ t à à b ộ thời i th c rưng v r ng u c g an ực
Những mô hình tính toán thông dụng của
ES
2Vũ Quang Dũng
Phần mềm hệ thống nhúng truyền
thống = CPU + RTOS
3Vũ Quang Dũng
Hệ thố hú hiệ t i ng n ng n ạ
Application
Specific Gates
Analog
I/O
DSP
Code
Processor
Cores Memory
Hệ thống nhúng bao gồm
Hệ thống phần cứng (boards, ASICs, FPGAs etc.)
Th thi tiết kiệ ă l ực , m n ng ượng
Chương trình phần mềm. Bộ vi xử lý: xử lý tín hiệu số DSP, μcontrollers etc.
Tính linh động, tính phức hợp
Bộ chuyển đổi
Tích hợp trong hệ thống SoC
Đặc trưng của chip : 50 sq. mm., 50M transistors, 1010GHz, 100-1000 MOP/sq.
mm, 10-100 MIPS/mW
4Vũ Quang Dũng
Tí h hứ h à khô đồ hấtn p c ợp v ng ng n
control panel
controller
μcontroller
Real-time
OS
processes
UIASIC
processes
Programmable
DSP
Programmable
DSP
DSP
Assembly
Code
DSP
Assembly
Code
Dual-ported
RAM CODEC
Tính không đồng nhất trong phần cứng và phần mềm
S/W: điều khiển định hướng, xử lý tín hiệu số
H/W: ASICs
5Vũ Quang Dũng
Xử lý và nắm bắt tính không đồng
nhất
6Vũ Quang Dũng
M d l hầ ứ à hầ ềo u e p n c ng v p n m m
Hardware = thực thi chức năng thông qua cấu trúc thiết ,
kế
Software = thực thi chức năng phần mềm trên bộ vi xử
lý lập trình được
Từ khóa phân biệt:
Tí h tí h h (M lti l i ) n c ợp u p ex ng
Module phần mềm tích hợp với các thành phần khác trong
bộ vi xử lý (ví dụ như hệ điều hành)
Module phần cứng kết hợp riêng rẽ trong thành phần phần
cứng riêng
Tính song hành (Concurrency)
Trong bộ vi xử lý luôn có sự xử lý luồng “thread of control”
Thành phần phần cứng riêng thường có sự xử lý song song
7Vũ Quang Dũng
Tính tích hợp của thành phần phần mềm
A B A B A B
Call B
Resume B
Resume A
Resume B
Resume A
Return
Thủ tục Các thành phần tương đương Các tiến trình
Có thứ tự Tính cân đối Tính cân đối
Tính liên tiếp Tính liên tiếp Tính song song
8Vũ Quang Dũng
Module
tích hợp
Cá á h thứ tái lậ t ì h i ử lýc c c c p r n v x
cách cũ Hiện tại
Bộ vi xử lý
Vi điều khiển
Xử lý mạng
Xử lý cảm biến
DSP
Đồ h
Xử lý mã hóa
Xử lý t ò h i ọa
Bộ xử lý
r c ơ
Xử lý chuyên dụng
Xử lý di động
9Vũ Quang Dũng
Tái ấ hì h S C c u n o
10Vũ Quang Dũng
Kiế t ú H/W S/Wn r c -
Vấn đề quan trọng trong kiến trúc là xác
định được rõ phần nào cần phần mềm
trong xử lý, phần nào cần phân cứng
Hiện tại:
Kinh nghiệm trong thiết kế
Sự phân chia H/W-S/W được quyết định tại
lúc khởi điểm và được thiết kế riêng biệt
11Vũ Quang Dũng
Các hình thái trong phát triển phần
mềm
Dung lượng lớn, giá thấp, tính tích hợp thấp: CD player
8-bit vi xử lý với RAM, ROM, IO nằm trên chip
mã assembly, đơn tác vụ, 1K-8K bytes mã
Dung lượng trung bình, giá vừa phải, tính hợp trung bình: bộ điều khiển từ xa bằng
tay
16-bit or 32-bit vi xử lý với bộ nhớ và thiết bị ngoại vi
Tùy biến phát triển phần mềm giữa C và assembly
64 KB-1MB mã, đa tác vụ
Dung lượng thấp, giá cao, tính tích hợp cao: hệ thống điều khiển không khí
Tính bảo mật và tin cậy là thước đo chủ yếu của chất lượng
Phát triển và duy trì giá cả
Tính hiệu quả cao
Tính hiệu quả cực cao: modem không dây
Thiết kê phần cứng, phần mềm phải tương thích với phần cứng
Tùy biến bộ lệnh xử lý, môi trường phát triển phức hợp
Tích hợp với thiết kế công cụ phần cứng
Mô phỏng và công cụ tổng hợp
12Vũ Quang Dũng
Thiết kế hệ thố hú ng n ng
Quan hệ các tác vụ con
Đặc tả/mô hình hóa
Phân chia H/W & S/W
Lập lịch và cách định
vị
Thực thi H/W & S/WProcessor
Analog I/O
Memory
ASIC
Kiểm chứng và debugging
ố ế ế ế Tính c t y u là sự thi t k tích
hợp và kết nối giữa phần cứng và
phần mềm
DSP
Code
13Vũ Quang Dũng
Luồng thiết kê của hệ thống nhúng
Environ
-ment
Mô hình hóa
Hệ thố đ thiết kế à th hiệ ới áng ược v ực ng m v c c
thuật toán
Phân loại
Chức năng được thực thi sẽ được phân chia
nhỏ hơn, có tác động qua lại lẫn nhau
Phân chia HW-SW : phân rõ thành phần
Các phần tử trong mô hình phân chia gồm (1)
Processor
Analog I/O
Memory
ASIC
HW, hay (2) SW chạy trên nền phần cứng
hay tương thích với lập trình vi xử lý
Lập lịch
Đưa ra số lần các chức năng được gọi trong
hệ thống. Nó quan trọng khi một số module
trong thành phần chia thành các phần tử phần
ỏ
DSP
C d
cứng nh hơn.
Liên kết (Thực thi)
Chức năng mô phỏng (1) phần mềm chạy trên
i ử lý h ặ (2) á thà h hầ ủ hầ
14Vũ Quang Dũng
o e v x o c c c n p n c a p n
cứng
Cấ t úu r c
Specification App Knowledge
Function & Performance
(e.g. SP)
System
Architecture
Design & Optimization
H/W & S/W
Components
Design Tools
and Languages
F b i tia r ca on
15Vũ Quang Dũng
Testing
Kỹ thuật thiết kế đặc biệt và sự tiếp cận của
hệ thống nhúng
Hướng tiếp cận chung
Phần lớn mã viết trên assembly
ế ầ ấ Lập trình đo thời gian, các driver liên k t t ng th p, tác vụ và
hàm ngắt
Hoàn thiện khả năng, và bất lợi
Chương trình buồn tẻ
Khó hiểu và duy trì
Khó kiểm tra theo thời gian và giới hạn bộ nhớ
Hệ quả chính là không thể đoán được
Hệ thống có thể làm iệc tốt trong một khoảng thời gian nh ng v ư
sẽ có lỗi trong một số điều kiện
16Vũ Quang Dũng
Thiết kế ó hệ thố ủ ES c ng c a
Kiểm tra, mặc dù quan trọng nhưng kết quả không thể
đoán trước
L ồ điề khiể h th ộ à á dữ liệ đặ thù à điề kiệ u ng u n p ụ u c v o c c u c v u n
môi trường, không thể tái tạo một cách toàn diện trong giai đoạn
kiểm tra
ể ỉ ầ ủ ể ử ố Do vậy, ki m tra ch là một ph n c a ki m th hệ th ng, liên
quan tới các dữ liệu đặc thù trong input
Sự cần thiết trong đảm bảo hệ thống
Sử dụng các phương pháp thiết kế (Design methodologies)
Phân tính tĩnh hệ thống phần cứng và mềm
Thiết kế ổi bật thể hiệ hữ điề khô d đ á t ớ t n n n ng u ng ự o n rư c rong
kịch bản như các điều kiện, môi trường liên quan
17Vũ Quang Dũng
Công cụ và mô hình cho thiết kế có
hệ thống
Cách tiếp cận đặc biệt trong thiết kế không thuộc về các
thành phần thiết kế phức tạp, được sử dụng phần lớn
trong hệ thống nhúng
Phương pháp, hướng kỹ thuật, công cụ tiếp cận
Đặc điểm kỹ thuật tổng hợp tối ưu hóa kiểm chứng , , ,
Sự phổ biến của phần cứng, và các phần mềm tương ứng
Khía cạnh của mô hình thiết kế
Cụ thể hóa trình bày sự hiểu biết, ý tưởng về hệ thống
Cân nhắc tới sự thay đổi của mô hình hay các chi tiết cần thiết,
và cần biết chúng đã được phân tích, tìm hiểu và kiểm tra
Công cụ mang tính hệ thống hóa
18Vũ Quang Dũng
Mô hì h ô ữ à ô n , ng n ng v c ng cụ
19Vũ Quang Dũng
Đặc điểm chung của hệ thống
nhúng
Control System
Sensory System Actuation System
ENVIRONMENT
20Vũ Quang Dũng
Đặc trưng hệ thống nhúng
ốThuật toán
trong điều khiển Giao diện
Hệ th ng
kỹ thuật
Đồng hồ
thời gian thực
Ghi dữ liệu Quá trình truy cập
ốhệ th ng từ xa
Database
Nh