एंबेडेड सिस्टम डिज़ाइन क्या है: डिज़ाइन प्रक्रिया में चरण

एंबेडेड सिस्टम एक नियंत्रक है, जो कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को नियंत्रित करता है। यह एम्बेडेड हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का एक संयोजन है। एम्बेडेड सिस्टम दो प्रकार के होते हैं माइक्रोप्रोसेसरों तथा माइक्रो नियंत्रक । माइक्रो-प्रोसेसर वॉन न्यूमैन मॉडल / आर्किटेक्चर (जहां प्रोग्राम + डेटा एक ही मेमोरी लोकेशन में रहता है) पर आधारित है, यह कंप्यूटर सिस्टम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जहां बाहरी प्रोसेसर और बाह्य उपकरणों को इसमें हस्तक्षेप किया जाता है। यह अधिक क्षेत्र घेरता है और बिजली की खपत अधिक होती है। माइक्रोप्रोसेसर का अनुप्रयोग व्यक्तिगत कंप्यूटर है। यह आलेख एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन में शामिल चरणों की चर्चा करता है।

एंबेडेड सिस्टम डिज़ाइन क्या है?

परिभाषा: एक बड़े क्षेत्र के साथ एक विशिष्ट फ़ंक्शन के लिए हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के एम्बेडिंग के साथ डिज़ाइन किया गया एक सिस्टम एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन है। एम्बेडेड सिस्टम डिज़ाइन में, एक माइक्रोकंट्रोलर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। माइक्रो-नियंत्रक हार्वर्ड वास्तुकला पर आधारित है, यह एक एम्बेडेड सिस्टम का एक महत्वपूर्ण घटक है। बाहरी प्रोसेसर, आंतरिक मेमोरी और आई / ओ घटकों को माइक्रोकंट्रोलर के साथ हस्तक्षेप किया जाता है। यह कम क्षेत्र, कम बिजली की खपत पर कब्जा कर लेता है। माइक्रोकंट्रोलर्स का अनुप्रयोग एमपी, वाशिंग मशीन है।

एंबेडेड डिजाइन

एंबेडेड सिस्टम के प्रकार

• स्टैंड-अलोन अंतःस्थापित प्रणाली
• रीयल-टाइम एंबेडेड सिस्टम
• नेटवर्क वाले उपकरण
• मोबाइल उपकरण

एंबेडेड सिस्टम के तत्व

• प्रोसेसर
• माइक्रोप्रोसेसर
• microcontroller
• डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर।

एंबेडेड सिस्टम डिजाइन प्रक्रिया में कदम

में विभिन्न चरणोंएम्बेडेड सिस्टम डिजाइन प्रवाह / प्रवाह आरेखनिम्नलिखित को शामिल कीजिए।

एंबेडेड डिज़ाइन - प्रक्रिया - चरण

मतिहीनता

इस चरण में सिस्टम से संबंधित समस्या का सार होता है।

हार्डवेयर - सॉफ्टवेयर आर्किटेक्चर

किसी भी डिजाइन प्रक्रिया को शुरू करने से पहले हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का उचित ज्ञान होना चाहिए।

अतिरिक्त कार्यात्मक गुण

लागू किए जाने वाले अतिरिक्त कार्यों को मुख्य डिजाइन से पूरी तरह से समझा जाना चाहिए।

सिस्टम संबंधित परिवार के डिजाइन

सिस्टम डिज़ाइन करते समय, किसी को सिस्टम के पिछले-डिज़ाइन डिज़ाइन से संबंधित परिवार का उल्लेख करना चाहिए।

मॉड्यूलर डिजाइन

अलग-अलग मॉड्यूल डिज़ाइन बनाए जाने चाहिए ताकि बाद में आवश्यकता पड़ने पर उनका उपयोग किया जा सके।

मानचित्रण

सॉफ्टवेयर मैपिंग के आधार पर किया जाता है। उदाहरण के लिए, डेटा प्रवाह और प्रोग्राम प्रवाह को एक में मैप किया जाता है।

यूजर इंटरफेस डिजाइन

यूजर इंटरफेस डिजाइन में यह उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं, पर्यावरण विश्लेषण और सिस्टम के कार्य पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, मोबाइल फोन पर अगर हम मोबाइल फोन की बिजली की खपत को कम करना चाहते हैं तो हम अन्य मापदंडों का ध्यान रखते हैं, ताकि बिजली की खपत कम हो सके।

शोधन

हर घटक और मॉड्यूल को उचित रूप से परिष्कृत किया जाना चाहिए ताकि सॉफ्टवेयर टीम समझ सके।

सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन का वर्णन करने के लिए आर्किटेक्चरल विवरण भाषा का उपयोग किया जाता है।

• नियंत्रण पदानुक्रम
• संरचना का विभाजन
• डेटा संरचना और पदानुक्रम
• सॉफ्टवेयर प्रक्रिया।

एंबेडेड सिस्टम डिज़ाइन सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट प्रोसेस एक्टिविटीज़

किसी भी प्रणाली को ठीक से कार्य करने के लिए डिज़ाइन करने के लिए विभिन्न डिज़ाइन मीट्रिक आवश्यक हैं, वे हैं

एंबेडेड सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट प्रोसेस एक्टिविटीज़

एंबेडेड सॉफ्टवेयर विकास प्रक्रिया गतिविधियों में मुख्य रूप से निम्नलिखित शामिल हैं।

विशेष विवरण

उचित विनिर्देशों को बनाया जाना चाहिए ताकि उत्पाद का उपयोग करने वाला ग्राहक उत्पाद के विनिर्देश से गुजर सके और बिना किसी भ्रम के इसका उपयोग कर सके। डिजाइनर मुख्य रूप से हार्डवेयर, डिजाइन की कमी, जीवन चक्र की अवधि, परिणामी प्रणाली व्यवहार जैसी विशिष्टताओं पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

आर्किटेक्चर

हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर आर्किटेक्चर परतें निर्दिष्ट हैं।

अवयव

इस परत में, घटकों का डिज़ाइन किया जाता है। एकल प्रक्रिया प्रोसेसर, यादें- RAM / ROM, परिधीय उपकरण, बसें आदि जैसे घटक।

प्रणाली एकीकरण

इस परत में, सभी घटकों को सिस्टम में एकीकृत किया गया है और परीक्षण किया गया है कि क्या इसके बैठक डिजाइनर, अपेक्षाएं।

एंबेडेड सिस्टम डिजाइन में चुनौतियां

किसी भी एम्बेडेड सिस्टम को डिजाइन करते समय, डिजाइनरों को बहुत सी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है,

• पर्यावरण अनुकूलन क्षमता
• बिजली की खपत
• क्षेत्र पर कब्जा कर लिया
• पैकेजिंग और एकीकरण
• हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर में अद्यतन करना
• सुरक्षा
• एंबेडेड हार्डवेयर की तरह डिजाइन का परीक्षण करते समय डिजाइनर विभिन्न चुनौतियों का सामना करते हैं परिक्षण , सत्यापन चरण, सत्यापन रखरखाव।

एंबेडेड सिस्टम डिज़ाइन उदाहरण

• स्वचालित चॉकलेट वेंडिंग मशीन (ACVM)
• डिजिटल कैमरा
• स्मार्ट कार्ड
• मोबाइल फोन
• मोबाइल कंप्यूटर..सीटीसी।

स्वचालित चॉकलेट वेंडिंग मशीन (ACVM)

जब भी बच्चा ACVM में सिक्का डालता है, तो ACVM का डिज़ाइन कार्य बच्चे को चॉकलेट प्रदान करना है।

डिजाइन कदम

डिज़ाइन चरणों में मुख्य रूप से निम्नलिखित शामिल हैं।

1. आवश्यकताओं को
2. विशेष विवरण
3. हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर कामकाज।

आवश्यकताओं को

जब एक बच्चा मशीन में एक सिक्का डालता है और उस विशेष चॉकलेट का चयन करता है जिसे वह खरीदना चाहता है।

इनपुट

• सिक्के, उपयोगकर्ता चयन।
• जब भी कोई सिक्का डाला जाता है प्रत्येक पोर्ट पर एक व्यवधान उत्पन्न होता है।
• प्रत्येक बंदरगाह पर एक अलग अधिसूचना भेजी जाती है।

आउटपुट

• चॉकलेट
• धन की वापसी
• एलसीडी पर तारीख, समय, स्वागत संदेश जैसे संदेश प्रदर्शित होते हैं।

सिस्टम फंक्शन

• एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस का उपयोग करते हुए, बच्चा उस सिस्टम को कमांड करता है जिसे बच्चा खरीदना चाहता है।
• जहां ग्राफिकल यूजर इंटरफेस में एलसीडी, कीपैड, टच स्क्रीन है।
• यदि बच्चा सिक्का डालते हैं तो मशीन चॉकलेट को डिलीवर करती है यदि सम्मिलित सिक्के चयनित चॉकलेट की वास्तविक लागत से अधिक हैं। ACVM मशीन पैसे वापस कर देती है।
• यूनिवर्सल सिंक्रोनस बस का उपयोग करते हुए, ACVM का मालिक क्लाइंट लोकेशन पर नज़र रख सकता है।

डिजाइन मेट्रिक्स

शक्ति का अपव्यय

डिज़ाइन को प्रदर्शन आकार और यांत्रिक घटकों के अनुसार बनाया जाना चाहिए।

प्रक्रिया की समय सीमा

टिमर सेट किया जाना चाहिए, ताकि जब भी बच्चा सिक्का डाले तो चॉकलेट देने में एसीवीएम को कुछ सेकंड में जवाब देना चाहिए और यदि अतिरिक्त हो तो रिफंड करना चाहिए।
उदाहरण के लिए, यदि प्रतिक्रिया समय 10 सेकंड है, तो ACVM को चॉकलेट वितरित करना चाहिए और यदि बच्चा सिक्का डालते हैं तो 10 सेकंड के भीतर अतिरिक्त पैसे वापस कर दें और चॉकलेट के लिए अनुरोध करें।

विशेष विवरण

नीचे ACVM सिस्टम से, जब बच्चा सिक्का डालता है। पोर्ट, पोर्ट 1, पोर्ट 2, पोर्ट 5 के अनुसार सिक्कों को अलग किया जाता है। सिक्का प्राप्त करने पर पोर्ट द्वारा एक अवरोध उत्पन्न किया जाता है, इस रुकावट को राशि के मूल्य को पढ़ने और बढ़ाने के लिए भेजा जाता है।

स्वचालित - चॉकलेट - वेंडिंग - मशीन

यहां मौजूद एक एलसीडी लागत, समय, स्वागत..सीटीसी जैसे संदेशों को प्रदर्शित करता है। एक पोर्ट डिलीवरी मौजूद है जहां चॉकलेट एकत्र किए जाते हैं।

हार्डवेयर

ACVM हार्डवेयर आर्किटेक्चर में निम्नलिखित हार्डवेयर विनिर्देश हैं

• माइक्रोकंट्रोलर 8051
• 64 केबी रैम और 8 एमबी रोम
• 64 केबी फ्लैश मेमोरी
• कीपैड
• मैकेनिकल सिक्का सॉर्टर
• चॉकलेट चैनल
• सिक्का चैनल
• USB वायरलेस मॉडेम
• बिजली की आपूर्ति

ACVM का सॉफ्टवेयर

कई कार्यक्रमों को लिखा जाना चाहिए ताकि जब वे RAM / ROM में आवश्यक हों, तो उन्हें पुन: क्रमित किया जा सके, जैसे,

हार्डवेयर-आर्किटेक्चर-ब्लॉक-आरेख-सक्रिय

• चॉकलेट की कीमत में वृद्धि
• एलसीडी में प्रदर्शित होने वाले संदेश अपडेट करना
• मशीन की विशेषताओं में परिवर्तन।

एक एंबेडेड सिस्टम एक विशेष कार्य करने के लिए हार्डवेयर + सॉफ्टवेयर का एक संयोजन है। दो प्रकार के माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रोकंट्रोलर होते हैं। एक एम्बेडेड सिस्टम डिजाइन करते समय कुछ डिज़ाइन बाधाओं और विशिष्टताओं पर विचार करना है, ताकि डेवलपर ग्राहकों की अपेक्षाओं को पूरा कर सके और समय पर वितरित कर सके। एंबेडेड सिस्टम का एक अनुप्रयोग डिज़ाइन एसीवीएम ने इस सामग्री में बताया। यहां एक प्रश्न है कि एम्बेडेड सिस्टम को डिजाइन करते समय पर्यावरण संबंधी बाधाओं का कारण क्या है?