Hệ thống nhúng là gì? ứng dụng trong thực tế

Hệ thống nhúng là gì?

Hệ thống nhúng có tên gọi tiếng Anh là embedded system. Đây là một thuật ngữ để nói về một hệ thống có năng lực tự trị được nhúng vào trong một môi trường tự nhiên hoặc hệ thống mẹ. Đây là hệ thống tích hợp giữa phần cứng và ứng dụng để giải đáp được những bài toán chuyên được dùng trong công nghiệp., tự động hóa, truyền tin, …
Hệ thống nhúng có hoạt động giải trí không thay đổi và tính tự động hóa cao, thường được phong cách thiết kế với tính năng riêng không liên quan gì đến nhau. Một hệ thống chỉ được thực thi một hoặc một vài công dụng cố định và thắt chặt mà những thiết bị nhu yếu, không hề hoạt động giải trí đa năng. Chúng hoàn toàn có thể tối ưu hóa về size và chi phí sản xuất .

Các hệ thống nhúng thường được sản xuất đa dạng, phong phú theo hàng loạt và số lượng lớn. Xét về tính phức tạp thì hệ thống nhúng đơn giản đối với một vi điều khiển nhưng lại phức hợp hơn với nhiều đơn vị và thiết bị ngoại vi. Một số thiết bị thường hay thấy sử dụng hệ thống này như: đồng hồ kĩ thuật số, máy nghe nhạc MP3, đèn giao thông, hệ thống kiểm soát trong nhà máy, hệ thống kiểm soát các năng lượng hạt nhân,…

Đặc điểm hệ thống nhúng

Các hệ thống nhúng có phong cách thiết kế riêng không liên quan gì đến nhau dùng để ship hàng cho một hoặc một vài trách nhiệm, không có vai trò như một máy tính đa công dụng .
Hệ thống yên cầu tính hoạt động giải trí thời hạn thực, những hoạt động giải trí được bảm bảo an toàn và tính ứng dụng .
Một số hệ thống không yên cầu tính ràng buộc, ngặt nghèo. Cho phép những hệ thống đơn giản hóa phần cứng để giảm đi chi phí sản xuất. Cũng có một số ít hệ thống yên cầu tính phức tạp ở những thiết bị mà chúng điều khiển và tinh chỉnh .

Một hệ thống nhúng thường không phải là một khối riêng biệt mà là một hệ thống phức tạp nằm trong thiết bị mà nó điều khiển.

Các hệ thống nhúng đều được viết bởi ứng dụng firmware và được tàng trữ ở chip của bộ nhớ ROM và bộ nhớ flash và chạy với số tài nguyên phần cứng hạn chế .

1. Giao diện

Các hệ thống hoàn toàn có thể sử dụng giao diện cũng hoàn toàn có thể không sử dụng giao diện. Các hệ thống không sử dụng giao diện được gọi là hệ thống đơn nhiệm, còn hệ thống có rất đầy đủ giao diện được dùng để tiếp xúc như một hệ quản lý ở những thiết bị để bàn .

• Các hệ thống đơn giản sẽ sử dụng nút bấm và đèn led, chữ hiển thị ở kích cỡ nhỏ và chỉ hiển thị số, đi kèm với menu hệ thống đơn giản.
• Các hệ thống phức tạp sẽ có một màn hình đồ họa, cảm ứng và các nút bấm ở lề màn hình.

2. Kiến trúc CPU

Bộ giải quyết và xử lý CPU của hệ thống nhúng được chia thành hai loại là vi giải quyết và xử lý và vi tinh chỉnh và điều khiển. Trong những vi tinh chỉnh và điều khiển thường có những thiết bị ngoại vi, tích hợp trên chip để giảm size của hệ thống. Một số kiến trúc CPU sử dụng hệ thống nhúng như : ARM, MIPS, PowewPC, x86, PIC, 8051, …

3. Thiết bị ngoại vi

Một số thiết bị ngoại vi được sử dụng giao tiếp với hệ thống nhúng: SCI ( RS-232; RS-422; RS – 485,…), USB, Synchronous serial communication interface ( I2C, SPI, SSC,…), Bộ định lượng ( PLL, Compare, Time Processing Units,…),…

4. Công cụ phát triển

Các ứng dụng hệ thống nhúng được thiết kế xây dựng bởi những trình biên dịch, chương trình dịch hợp ngữ, những công cụ gỡ lỗi. Ngoài ra còn một số ít công cụ chuyển dụng như : Bộ gỡ rối mạch, những chương trình mô phỏng, những tiện ích thêm giá trị checksum và CRC, hệ thống giải quyết và xử lý tín hiệu số, …

5. Độ tin cậy

Đây là một hệ thống đáng tin cậy được nằm trong những cỗ máy với kỳ vọng sẽ chạy được hàng năm trời liên tục mà không mắc phải lỗi hệ thống. Các thiết bị không đáng an toàn và đáng tin cậy như ổ đĩa, công tắc nguồn, nút bấm cũng sẽ bị hạn chế sử dụng .

Ứng dụng hệ thống nhúng trong thực tế

Các hệ thống nhúng thường thì sẽ tiêu tốn rất ít điện năng, giá tiền lại rẻ, không chiếm quá nhiều khoảng trống. Chính vì vậy ngày này những hệ thống này đang dần được sử dụng phổ cập. Một trong số đó phải kể đến là :

• Các máy móc thiết bị y tế: máy thẩm thấu, máy điều hòa nhịp tim,..
• Các thiết bị trong dân dụng như: tủ lạnh, lò vi sóng, lò nướng, nồi chiên,…
• Các thiết dùng trong văn phòng: máy fax, máy in, photo, scan, máy trả lời tự động,…
• Các thiết bị kết nối internet: router, hub, gateway,…
• Các thiết bị điện tử: đồng hồ kỹ thuật số, máy nghe nhạc mp3, điện thoại di động,…
• Trong công nghiệp thì chúng được sử dụng cho hầu hết các dây chuyền sản xuất tự động và các robot,…
• Các hệ thống dẫn đường trong không lưu, hệ thống định vị,…

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay