Έλεγχος με Μικροϋπολογιστές Εργαστήριο ενσωματωμένων συστημάτων

Transcript

1 Εργαστήριο ενσωματωμένων συστημάτων Παρουσίαση 1: Εισαγωγή στα ενσωματωμένα συστήματα (embedded systems) Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου

2 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems)

3 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems) Ορισμός Είναι ένα συγκεκριμένου σκοπού (singe-purpose) ενσωματωμένο υπολογιστικό υποσύστημα ενός συνολικού συστήματος που έχει ως σκοπό την επίβλεψη και τον έλεγχο του συστήματος αυτού. Υλοποίηση Υπάρχουν πολλές παραλλαγές στην υλοποίηση ενσωματωμένων συστημάτων. Συνήθως είναι μικρού μεγέθους συσκευές οι οποίες αποτελούνται από 3 απαραίτητα στοιχεία: i. Μικροελεγκτές/ Μικροεπεξεργαστές ii. Μνήμη iii.διεπαφές με το περιβάλλον

4 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems) Ορισμός Είναι ένα συγκεκριμένου σκοπού (singe-purpose) ενσωματωμένο υπολογιστικό υποσύστημα ενός συνολικού συστήματος που έχει ως σκοπό την επίβλεψη και τον έλεγχο του συστήματος αυτού. Υλοποίηση Υπάρχουν πολλές παραλλαγές στην υλοποίηση ενσωματωμένων συστημάτων. Συνήθως είναι μικρού μεγέθους συσκευές οι οποίες αποτελούνται από 3 απαραίτητα στοιχεία: i. Μικροελεγκτές/ Μικροεπεξεργαστές ii.μνήμη iii.διεπαφές με το περιβάλλον ΠΡΟΣΟΧΗ! Η έννοια «ενσωματωμένο» έχει να κάνει με τις λειτουργίες και όχι με το μέγεθος ή τις δυνατότητες.

5 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems) Η «καρδιά ή συστημάτων. το μυαλο» των ενσωματωμένων

6 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems) Motor Embedded Contro Unit ABS/EPS Embedded Contro Unit Aircraft Mission Embedded Contro Unit Quadrotor Embedded Contro Unit

7 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems) Πλατφόρμες και Λογισμικό Υπάρχουν διάφορες πλατφόρμες που χρησιμοποιούν διαφορετικού τύπου λογισμικό. Χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες: Συστήματα με μικροελεγκτές (μc) Χρησιμοποιούνται γενικώς για πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες. Δεν διαθέτουν κάποιο λειτουργικό σύστημα. Ο προγραμματισμός τους γίνεται είτε με χαμηλού επιπέδου assempy (architecture-specific) ή ειδικές εκδόσεις της C. Συστήματα με μικροεπεξεργαστές (μp) Οι δυνατότητες τους και οι λειτουργίες τους είναι μεγαλύτερες από αυτές των μc. Συνήθως τρέχουν κάποιο «ελαφρύ» λειτουργικό σύστημα (Linux, QNX,VxWorks,*BSD) και επιδέχονται υψηλού επιπέδου προγραμματισμό. Παρέχουν όλες τις ευκολίες ενός Λ/Σ (mutitasking, networking, κ.τ.λ)

8 Ενσωματωμένα συστήματα (Embedded Systems) Πλατφόρμες και Λογισμικό Υπάρχουν διάφορες πλατφόρμες που χρησιμοποιούν διαφορετικού τύπου λογισμικό. Χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες: ΠΡΟΣΟΧΗ! Συστήματα με μικροελεγκτές (μc) Δεν πρέπει να γίνεται σύγχυση των ενσωματωμένων συστημάτων με Χρησιμοποιούνται γενικώς(pc). για πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες. Δεν έναν κανονικό υπολογιστή διαθέτουν κάποιο λειτουργικό σύστημα. Ο προγραμματισμός τους γίνεται Προτερήματα είτε με χαμηλού επιπέδου assempy (architecture-specific) ή μp ειδικές Μικρότερο εκδόσεις μέγεθος της C. Μικρότερη κατανάλωση ενέργειας Συστήματα μικροεπεξεργαστές (μp) Αυξημένημεαξιοπιστία Οι δυνατότητες τους Μειονεκτήματα μpκαι οι λειτουργίες τους είναι μεγαλύτερες από αυτές των μc. Συνήθως τρέχουν κάποιο «ελαφρύ» λειτουργικό σύστημα Μικρότερες επιδόσεις (Linux, Λιγότερα QNX,VxWorks,*BSD) και επιδέχονται υψηλού επιπέδου περιφερειακά προγραμματισμό. Παρέχουν όλες τις ευκολίες ενός Λ/Σ (mutitasking, networking, κ.τ.λ)

9 Η πλατφόρμα Arduino Microcontroer: ATmega328 Operating Votage: 5V Digita I/O Pins: 14 (of which 6 provide PWM output) Anaog Input Pins: 6 Fash Memory: 32 KB (ATmega328) SRAM: 2 KB (ATmega328) EEPROM: 1 KB (ATmega328) Cock Speed: 16 MHz

10 Η πλατφόρμα Arduino Περιφερειακά shieds LCD Shied WiFi Shied Motor Shied GSM Shied

11 Η πλατφόρμα Arduino (Externa Shieds ) Πραγματικές εφαρμογές Τετραπτέρυγο Όχημα Rover Super gadget! Αυτόματο Ρολόι Αυτόνομη Μηχανή γκαζόν Μπάλα σε κινούμενο ταμπλό

12 Αρχιτεκτονική AVR 8-bit RISC instruction set 32 Registers του ενός byte 3 είδη μνήμης (Fash, SRAM, EEPROM) Διάφορες Ι/Ο διεπαφές. Έχει σχεδιαστεί για να τρέχει compied κώδικα C και όχι μόνο assemby.

13 Αρχιτεκτονική AVR 8-bit RISC instruction set 32 Registers του ενός byte 3 είδη μνήμης (Fash, SRAM, EEPROM) Διάφορες Ι/Ο διεπαφές. Έχει σχεδιαστεί για να τρέχει compied κώδικα C και όχι μόνο assemby.

14 Αρχιτεκτονική AVR 8-bit RISC instruction set 32 Registers του ενός byte 3 είδη μνήμης (Fash, SRAM, EEPROM) Διάφορες Ι/Ο διεπαφές. Έχει σχεδιαστεί για να τρέχει compied κώδικα C και όχι μόνο assemby.

15 Εργαστήριο ενσωματωμένων συστημάτων Τέλος Παρουσίασης Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου