Tổng quan về Hệ thống nhúng

Chúng ta có thể định nghĩa một hệ thống nhúng là một hệ thống điều khiển theo thời gian thực dựa trên vi điều khiển, phần mềm điều khiển,  được thiết kế để thực hiện một công việc nhất định.

Hệ thống

Hệ thống là sự sắp xếp trong đó các thành phần của nó được lắp ráp và làm việc với nhau theo một quy tắc cụ thể. Nó có thể được hiểu là một cách để làm việc, thực hiện tổ chức một hoặc nhiều công việc theo một kế hoạch cố định.

Ví dụ, một chiếc đồng hồ là một hệ thống hiển thị thời gian. Thành phần của nó hoạt động theo quy tắc hiển thị thời gian. Nếu một trong những thành phần của nó gặp sự cố bị gián đoạn thì đồng hồ sẽ ngừng hoạt động. Vì vậy, chúng ta có thể nói trong một hệ thống, tất cả các thành phần của nó phụ thuộc vào nhau.

Hệ thống nhúng

Như tên gọi của nó, có nghĩa là một cái gì đó nhúng vào một cái khác. Nó có thể được xem là cả một thống phần mềm và phần cứng được nhúng trong nó. Hệ thống nhúng có thể là một hệ thống độc lập hoặc là một thành phần nhỏ của hệ thống lớn.

Ví dụ, một hệ thống báo cháy là một hệ thống nhúng; nó chỉ cảm nhận được khói.

Một hệ thống nhúng gồm 3 thành phần:

• Phần cứng
• Phần mềm ứng dụng
• Hệ điều hành thời gian thực (RTOS - Real Time Operating system) để giám sát các phần mềm ứng dụng và cung cấp một cơ chế cho bộ xử lý chạy theo một kế hoạch để kiểm soát thời gian trễ. RTOS kiểm soát quá trình hoạt động của hệ thống. Mộ hệ thống nhúng không thể không có thành phần này.

Đặc điểm của Hệ thống nhúng

• Đơn chức năng: Một hệ thống nhúng thường chỉ thực hiện một công việc nhất định và lặp đi lặp lại nhiều lần.Ví dụ một máy gọi thì chỉ có chức năng như máy gọi, một hệ thống hiển thị chỉ có chức năng hiển thị, ...
• Ràng buộc chặt: Tất cả các hệ thống tính toán có những ràng buộc về số liệu thiết kế. Số liệu thiết kế là thước đo về các đặc điểm có thành phần như giá của nó, kích thước, nguồn mạch và hiệu năng. Nó phải có kích thước phù hợp với một con chip, phải đủ nhanh để xử lý dữ liệu trong thời gian thực và tiêu tốn năng lượng ở mức tối thiểu để kéo dài tuổi thọ pin.
• Phản ứng và Thời gian thực: Nhiều hệ thống nhúng phải liên tục phản ứng với những thay đổi trong môi trường của hệ thống và phải tính toán các kết quả nhất định trong thời gian thực mà phải kịp thời, nhanh chống, không được trễ. Hãy xem xét ví dụ về bộ điều khiển hành trình xe hơi, nó phải liên tục giám sát và phản ứng tốc độ và cảm biến phanh xe. Nó phải tính toán tăng tốc hoặc giảm tốc độ liên tục trong thời gian ngắn, một sự trậm trễ có thể dẫn để kết quả sai trong việc điều khiển xe.
• Dựa trên vi điều khiển: Hệ thống phải dựa trên vi điều khiển hoặc vi xử lý.
• Bộ nhớ: Hệ thống nhúng cần có bộ nhớ, như phần mềm của nó được nhúng trong ROM. Nó không cần bất kỳ bộ nhớ thứ cấp nào.
• Kết nối: Hệ thống nhúng có khả năng kết nối ngoại vi với các thiết bị đầu vào và đầu ra.

Ưu nhược điểm

Ưu điểm

• Dễ dàng tuỳ biến
• Tiêu tốn ít năng lượng
• Giá thành thấp
• Hiệu năng cao

Nhược điểm

• Cần nhiều nổ lực phát triển
• Cần thời gian để có thể thương mại hoá.