Exemples et types de systèmes embarqués
Posté par Djirani, mise à jour le 28/04/2023 à 23:10:33
Qu'est-ce qu'un système embarqué
Les systèmes embarqués sont des systèmes dédiés à l'exécution de tâches spécifiques et dédiées. La plupart des appareils que nous utilisons aujourd'hui sont des exemples de systèmes embarqués. 98% des microprocesseurs sont destinés aux systèmes embarqués. On les trouve dans la machine à laver, la climatisation, les téléphones portables, les jouets, etc. Le microprocesseur de la machine à laver ne peut effectuer qu'une tâche spécifique et ne peut pas effectuer d'autres tâches.
Le matériel et les logiciels sont combinés pour effectuer certaines tâches. C'est le même que le système informatique, mais les ordinateurs sont utilisés à des fins générales et ont plus de puissance de traitement. Les systèmes embarqués ont une faible puissance de traitement par rapport à un ordinateur personnel. Les systèmes embarqués peuvent gérer une quantité limitée de données par rapport aux systèmes informatiques.
Les systèmes embarqués ont un microcontrôleur qui reçoit l'entrée du matériel comme le clavier, les boutons ou tout capteur et donne la sortie via le moteur, l'affichage ou tout travail mécanique. Ces systèmes peuvent également avoir une mémoire externe qui stocke des données non volatiles. La mémoire externe est parfois intégrée au microcontrôleur. Le microcontrôleur peut être écrit dans n'importe quel langage de programmation comme le langage C, le langage d'assemblage ou n'importe quel langage complexe. Le programme est chargé dans le microcontrôleur. Un programme écrit pour le microcontrôleur de la calculatrice ne peut pas fonctionner avec des micro-ondes et vice versa. Les instructions de programme écrites pour les systèmes embarqués sont appelées micrologiciels . Le micrologiciel est stocké dans une mémoire flash ou en lecture seule et est de petite taille. Les systèmes embarqués peuvent avoir peu de mémoire et peuvent ou non avoir un clavier et un écran.
Les systèmes embarqués consomment peu d'énergie pour faire fonctionner le microcontrôleur. Ils sont également de petite taille par rapport aux autres systèmes. Ils ont un faible coût unitaire en raison d'une faible puissance de calcul. Il est difficile de programmer pour intégrer des systèmes et ils utilisent un code intelligent pour fonctionner. Lorsque les ingénieurs reçoivent le projet de concevoir un système embarqué, ils sont guidés pour rendre le système rentable et réduire la taille du système. Les systèmes embarqués sont généralement fabriqués à grande échelle afin que les consommateurs puissent obtenir un produit à bas prix. L'architecture des grosses machines est complexe et difficile à réaliser. Les ingénieurs ont donc du mal à contrôler la précision et l'efficacité du système. L'objectif est de créer des programmes d'application plus performants et sans erreur.
Les premiers systèmes informatiques embarqués ont été fabriqués en 1969 et ont été nommés ordinateur de guidage Apollo. Ce système embarqué a été réalisé par le laboratoire MIT. Le but de ce système est de réduire la taille et le poids. La taille et le poids ont été réduits en utilisant des circuits monolithiques intégrés. Un autre système embarqué qui a été fabriqué autrefois a été nommé système de guidage Autonetics D-17. Ce système a été utilisé dans les missiles Minuteman en 1961. Ce système a ensuite été remplacé par un ordinateur utilisant des circuits intégrés.
De nombreuses applications des systèmes embarqués sont utilisées de nos jours. Ils sont utilisés dans les automobiles, les zones industrielles, la science médicale, la cuisine, les zones commerciales et dans l'armée. Les systèmes embarqués sont également utilisés dans le secteur des télécommunications, notamment les mobiles, les routeurs et les commutateurs. Les autres applications des systèmes embarqués sont les consoles de jeux vidéo, les lecteurs mp3, les imprimantes, les récepteurs GPS, les lave-vaisselle, les thermostats, le système antiblocage bancaire, l'imagerie médicale, etc.
Certains systèmes embarqués sont conçus pour donner une performance en temps réel comme un thermomètre tandis que d'autres sont conçus pour donner une faible performance. Les systèmes embarqués ne sont pas toujours autonomes mais construits comme une sous-partie du grand système. Par exemple lecteur mp3, AC, et le compteur de vitesse de la voiture.
Types de système embarqué
Système embarqué temps réel:
Les systèmes en temps réel sont ceux qui donnent une réponse rapide aux situations critiques. Ils sont utilisés dans des applications militaires, médicales et industrielles. Les ingénieurs travaillant dans ces systèmes ont une forte demande ces jours-ci. Pour développer le système embarqué en temps réel, nous avons besoin d'une analyse temporelle, d'une conception multitâche, d'un débogage, de tests multiplateformes et d'une conception d'architecture. Dans ces systèmes, une réponse rapide est très importante. Un meilleur matériel est également utilisé dans ces systèmes pour éviter une défaillance des performances. Les systèmes en temps réel contrôlent l'environnement externe par des interfaces d'entrée et de sortie et des capteurs. L'environnement externe comprend les humains et les autres animaux. Voici quelques exemples de systèmes embarqués en temps réel :
- Contrôle de la chaleur, des ascenseurs, des lumières et des portes dans les bâtiments
- Robots
- Système de contrôle du trafic comprenant les voies ferrées, l'espace aérien, les lignes maritimes, les autoroutes
- Communication radio, satellitaire et téléphonique
- Système de surveillance des patients
- Système de radiothérapie à l'hôpital
- Jeux d'ordinateur
- Systèmes multimédias constitués d'interfaces vidéo, audio, textuelles et graphiques
- Utilisation militaire qui comprend le suivi, les armes et le commandement et le contrôle
Système embarqué autonome:
Ce type de système embarqué fonctionne pour lui-même comme un appareil sans avoir besoin d'un ordinateur interconnecté. Il peut prendre des données sous forme de signaux analogiques ou numériques. Ce système traite d'abord les données, puis génère les données en les affichant à l'écran. Il peut également envoyer des données à n'importe quel appareil connecté. Voici des exemples de systèmes embarqués autonomes : -
- Four à micro-ondes
- Caméras digitales
- Lecteur MP3
- Consoles de jeux vidéo
- Systèmes de mesure de température
Système embarqué en réseau:
Les systèmes embarqués en réseau sont les systèmes qui sont connectés au réseau pour fournir une sortie aux ressources connectées. Les dispositifs du système embarqué en réseau sont connectés au réseau avec des interfaces réseau. Le réseau peut être un réseau local (LAN) ou un réseau étendu (WAN). La connexion dans les systèmes embarqués en réseau peut être sans fil ou filaire. Ce système embarqué est rapide et gagne en popularité au fil des jours. Le serveur Web intégré est celui qui est connecté aux périphériques réseau et qui est également contrôlé par le navigateur Web. Un exemple de ceci est le système de sécurité du bureau. Dans le système de sécurité de bureau, différents capteurs (capteurs de lumière, détecteurs de fumée ou détecteurs de mouvement) sont mis en réseau via LAN et contrôlés via WAN (Internet).
Système embarqué mobile:
Les systèmes embarqués mobiles sont limités en ressources, y compris la mémoire. Voici des exemples de systèmes embarqués mobiles :
- Assistants numériques personnels (PDA)
- Téléphones portables
- Lecteur MP3
- Caméras digitales,
Système embarqué à petite échelle:
Les systèmes embarqués à petite échelle se composent d' un microcontrôleur 8-16 bits . Ce système peut effectuer des tâches à un petit niveau. Ils ont une ROM et une RAM sur puce. Les systèmes à petite échelle peuvent même être activés par la batterie. Les outils utilisés pour développer des systèmes embarqués à petite échelle sont un éditeur, un assembleur croisé, un assembleur et un environnement de développement intégré (IDE). Le but de ce système n'est pas le calcul mais le contrôle comme un ordinateur embarqué à l'intérieur. Il se comporte comme un composant d'un ordinateur et sa fonction n'est pas de calculer. Le système à petite échelle est dédié à une tâche spécifique. Pour postuler au poste de concepteur embarqué à petite échelle, vous avez besoin de compétences y compris la communication de données, la conception électronique numérique, l'ingénierie de contrôle, l'ingénierie logicielle, l'architecture informatique, les moteurs et actionneurs, la conception électronique analogique, les capteurs et mesures et la conception et mesure de circuits intégrés.
Système embarqué à moyenne échelle:
Ce système embarqué dispose d'un microprocesseur ou d'un microcontrôleur 16-32 bits avec RAM et ROM externes. Ils peuvent effectuer des travaux de niveau moyen à complexe. L'intégration entre matériel et logiciel est complexe dans ces systèmes embarqués. Les langages de programmation utilisés pour développer des systèmes embarqués à moyenne échelle incluent Java, C, Visual C++, débogueur, C++, RTOS, simulateur, outil d'ingénierie de code source et IDE. Le concepteur du système embarqué à moyenne échelle doit également savoir comment utiliser les sémaphores, les files d'attente, les boîtes aux lettres, les canaux et les sockets. Connaître l'interface de programmation d'application (API) dans l'outil RTOS pour contrôler le microcontrôleur est également nécessaire.
Système embarqué sophistiqué[/b]:
Le système embarqué qui peut effectuer des travaux à grande échelle avec plusieurs puces 32-64 bits est connu sous le nom de systèmes embarqués sophistiqués. Ils peuvent effectuer un travail distribué à grande échelle. La complexité du matériel et des logiciels est très élevée dans ces systèmes. Dans les systèmes embarqués sophistiqués, le matériel et les logiciels sont assemblés à grande échelle et la conception de produits matériels est également incluse dans ces systèmes.
Exemples de système embarqué
Quelques exemples de systèmes embarqués sont ci-dessous : -
- Caméras digitales
- Four à micro-ondes
- Contrôleurs d'usine
- Machine à laver
- Calculatrice
- Télécommande
- Feux de circulation
- Montres numériques
- Lecteur mp3
- Consoles de jeux vidéo
- Imprimantes
- Récepteurs GPS
- Lave-vaisselle
- Thermostats
- Système bancaire antiblocage
- L'imagerie médicale
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