Systèmes embarqués - Présentation

Système

Un système est un agencement dans lequel toutes ses unités assemblées travaillent ensemble selon un ensemble de règles. Il peut également être défini comme une manière de travailler, d'organiser ou de réaliser une ou plusieurs tâches selon un plan fixe. Par exemple, une montre est un système d'affichage de l'heure. Ses composants suivent un ensemble de règles pour afficher l'heure. Si l'une de ses pièces tombe en panne, la montre cessera de fonctionner. On peut donc dire que, dans un système, tous ses sous-composants dépendent les uns des autres.

Système embarqué

Comme son nom l'indique, Embedded signifie quelque chose qui est attaché à une autre chose. Un système embarqué peut être considéré comme un système matériel informatique comportant un logiciel intégré. Un système embarqué peut être un système indépendant ou faire partie d'un grand système. Un système embarqué est un système basé sur un microcontrôleur ou un microprocesseur qui est conçu pour effectuer une tâche spécifique. Par exemple, une alarme incendie est un système embarqué; il ne sentira que la fumée.

Un système embarqué comporte trois composants -

  • Il a du matériel.

  • Il a un logiciel d'application.

  • Il dispose d'un système d'exploitation en temps réel (RTOS) qui supervise le logiciel d'application et fournit un mécanisme permettant au processeur d'exécuter un processus conformément à la planification en suivant un plan pour contrôler les latences. RTOS définit le fonctionnement du système. Il définit les règles lors de l'exécution du programme d'application. Un système embarqué à petite échelle peut ne pas avoir de RTOS.

Nous pouvons donc définir un système embarqué comme un système de contrôle en temps réel, fiable et basé sur un microcontrôleur.

Caractéristiques d'un système embarqué

  • Single-functioned- Un système embarqué effectue généralement une opération spécialisée et fait de même à plusieurs reprises. Par exemple: Un téléavertisseur fonctionne toujours comme un téléavertisseur.

  • Tightly constrained- Tous les systèmes informatiques ont des contraintes sur les métriques de conception, mais celles d'un système embarqué peuvent être particulièrement strictes. Les métriques de conception sont une mesure des fonctionnalités d'une implémentation telles que son coût, sa taille, sa puissance et ses performances. Il doit être d'une taille adaptée à une seule puce, doit fonctionner suffisamment rapidement pour traiter les données en temps réel et consommer un minimum d'énergie pour prolonger la durée de vie de la batterie.

  • Reactive and Real time- De nombreux systèmes embarqués doivent réagir en permanence aux changements de l'environnement du système et doivent calculer certains résultats en temps réel sans aucun délai. Prenons un exemple de régulateur de vitesse de voiture; il surveille et réagit en permanence aux capteurs de vitesse et de freinage. Il doit calculer des accélérations ou des décélérations à plusieurs reprises dans un temps limité; un calcul retardé peut entraîner un échec de contrôle de la voiture.

  • Microprocessors based - Il doit être basé sur un microprocesseur ou un microcontrôleur.

  • Memory- Il doit avoir une mémoire, car son logiciel embarque généralement dans la ROM. Il n'a besoin d'aucune mémoire secondaire dans l'ordinateur.

  • Connected - Il doit avoir des périphériques connectés pour connecter les périphériques d'entrée et de sortie.

  • HW-SW systems- Le logiciel est utilisé pour plus de fonctionnalités et de flexibilité. Le matériel est utilisé pour les performances et la sécurité.

Avantages

  • Facilement personnalisable
  • Basse consommation énergétique
  • À bas prix
  • Performance améliorée

Désavantages

  • Effort de développement élevé
  • Temps de commercialisation plus long

Structure de base d'un système embarqué

L'illustration suivante montre la structure de base d'un système embarqué -

  • Sensor- Il mesure la grandeur physique et la convertit en un signal électrique qui peut être lu par un observateur ou par tout instrument électronique comme un convertisseur A2D. Un capteur stocke la quantité mesurée dans la mémoire.

  • A-D Converter - Un convertisseur analogique-numérique convertit le signal analogique envoyé par le capteur en un signal numérique.

  • Processor & ASICs - Les processeurs traitent les données pour mesurer la sortie et les stocker dans la mémoire.

  • D-A Converter - Un convertisseur numérique-analogique convertit les données numériques fournies par le processeur en données analogiques

  • Actuator - Un actionneur compare la sortie fournie par le convertisseur DA à la sortie réelle (attendue) qui y est stockée et stocke la sortie approuvée.