Понятие встроенной системы
ВС (Embedded System) – специализированная цифровая выч. система, явл. неотъемлемой частью большей системы или у-ва, к-рым она управляет.
ОБОБЩ. СТР-РА ВС
Actuating Devices – всевозможные у-ва воздействия на контролируемый объект.
ES:
управляет Human Int.
принимает реш.
преобразует цифровые сигналы управл. в аналоговые и осущ. разл. алг-мы по изменению аналог. сигналов
реализация отсчётов реального времени
! Во ВС обработка всех сигналов производится в режиме реального либо псевдореального времени.
Уточнённая структура ВС
ADC – Analog to Digital Converter
DAC – Digital to Analog Converter
ASIC – Application Specific Integrated Circuit
FPGA – Field-Programmable Gate Array (программируемая вентильная матрица, базовый матричный кристалл, БМК)
CPU осущ. реализацию алг-мов принятия реш.; если эти алг-мы предст. с пом. исполняющего кода, то необх. память. Если память не тр-ся (алг-м полностью в железе), то исп. ASIC (заказная цифровая ИС). Data – память для хр. оперативных либо обрабатываемых данных.
ADC, DAC: многие такие блоки уже встроены, но, как правило, это отд. микросхемы для перевода аналог. сиг. в цифровой и наоборот.
Human Interface: простейшие индикаторы и у-ва управления, к-рые могут напрямую подкл-ся к портам в/в процессорного у-ва.
Power, cooling, etc.: ист-ки питания и иные сопутствующие системы.
Diagnostic Port: абсолютно любая ВС диагностируется, порт имеет последоват. и-фейс.
FPGA: ПЛИС. Часть алг-мов принятия реш. можно заменить.
Системы на кристалле. Реконфигурируемые системы
Система на кристалле (однокристальная система) — в микроэлектронике — электронная схема, выполняющая функции целого устройства (например, компьютера) и размещенная на одной интегральной схеме.
В англоязычной литературе называется System-on-a-Chip, SoC.
В зависимости от назначения она может оперировать как цифровыми сигналами, так и аналоговыми, аналого-цифровыми, а также частотами радиодиапазона. Как правило, применяются в портативных и встраиваемых системах.
Если разместить все необходимые цепи на одном полупроводниковом кристалле не удается, применяется схема из нескольких кристаллов, помещенных в единый корпус (System in a package, SiP). SoC считается более выгодной конструкцией, так как позволяет увеличить процент годных устройств при изготовлении и упростить конструкцию корпуса.
Устройство:
Типичная SoC содержит:
один или несколько микроконтроллеров, микропроцессоров или ядер цифровой обработки сигналов (DSP),
банк памяти, состоящий из модулей ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ или флеш.
источники опорной частоты, например, кварцевые резонаторы и схемы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты),
таймеры, счетчики, цепи задержки после включения,
стандартные интерфейсы для внешних устройств: USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI.
входы и выходы цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.
регуляторы напряжения и стабилизаторы питания.
Блоки могут быть соединены с помощью шины собственной разработки или стандартной конструкции, например AMBA в чипах компании ARM. Если в составе чипа есть контроллер прямого доступа к памяти (ПДП), то с его помощью можно заносить данные с большой скоростью из внешних устройств напрямую в память чипа, минуя процессорное ядро.
ПЛИС (Программируемые Логические ИС) – такие цифровые у-ва, к-рые позволяют динамически реконфигурировать их аппаратную стр-ру.
Преимущества: