Каковы основные различия между встроенными системами и персональными компьютерами
Обновлено: 30.06.2024
С быстрым развитием электроники важно быть в курсе новейших технологий. Распространенный вопрос: «В чем разница между встроенными системами и микроконтроллерами?» В этой записи блога мы обсудим эти две технологии и ответим на этот вопрос.
Что такое микроконтроллер?
Микроконтроллер, или MCU, часто рассматривается как базовый компьютер. Он рассматривается как компьютер из-за основных компонентов, используемых в MCU: процессор, системные часы, память и периферийные устройства, которые также используются компьютерами. Персональный компьютер способен выполнять несколько функций одновременно. Микроконтроллер отличается от компьютера тем, что он обычно выполняет только одну задачу за раз. Одновременные операции с микроконтроллером не распространены. Если требуется больше операций, требуется больше микроконтроллеров. Микроконтроллер часто используется для одной очень специфической функции в системе.
Где используются микроконтроллеры?
Микроконтроллеры используются во множестве различных сред. Простым приложением, в котором можно использовать микроконтроллер, является управление работой светодиодной лампы. При каждом нажатии кнопки загорается светодиод. Но вместо того, чтобы просто включаться при нажатии на кнопку, свет должен включаться и выключаться пять раз подряд. Микроконтроллер может быть запрограммирован для выполнения этой последовательности событий. MCU также можно запрограммировать на отслеживание времени нажатия кнопки или количества нажатий. Микроконтроллер добавляет интеллектуальные функции в простое приложение, позволяя ему выполнять более сложные задачи.
Что такое встроенная система?
С другой стороны, встроенная система немного отличается. Встроенная система представляет собой набор электрических компонентов, составляющих более крупную систему. Эти системы имеют определенные функции. Встроенные системы похожи на лего, которые при правильной сборке создают нечто впечатляющее. Один Lego сам по себе не делает ничего особенного, но при использовании в более крупном проекте добавляет ценность и сложность системе или структуре. Встроенные системы такие же. Это небольшие строительные блоки, которые при правильном соединении образуют функционирующую систему или процесс.
Встроенные системы на печатной плате
Где используются встроенные системы?
Встроенные системы используются почти во всех электронных устройствах. Эти системы используются в унисон, чтобы собраться вместе и создать более крупную функционирующую систему. Возьмем, к примеру, персональный компьютер или ноутбук. Компьютер иногда состоит из сотен различных встроенных систем, что делает его полезным инструментом. Известно, что компьютеры делают много дел одновременно. Отслеживание времени, чтение и запись новой памяти, подключение к WIFI, энергопотребление и зарядка, возможность подключения различных вводов-выводов — все эти задачи выполняются отдельными встроенными системами. Удивительная вещь в компьютере заключается в том, что все эти системы работают вместе в идеальном унисоне, что делает этот инструмент полезным. Эти системы используются не только в персональных компьютерах, но и во множестве различных устройств, включая холодильники, фонари, телефоны, автомобили, модемы, телевизоры, часы, пылесосы и т. д.
Чем отличаются встроенные системы и микроконтроллеры?
В основе большинства встраиваемых систем лежит микроконтроллер или микропроцессор, на котором выполняется приложение. Встроенные системы, как правило, более просты и рудиментарны, чем микроконтроллеры, поскольку они часто не имеют логики для запуска системы.
Вернемся на секунду к аналогии с Lego. Лего, собранные вместе, создают более крупную и законченную систему. Однако у каждого Lego есть определенная задача и вариант использования. Встроенным системам обычно сообщает, что делать, ЦП или центральный процессор компьютера. Когда ЦП говорит встроенной системе что-то сделать, ЦП обычно связывается с микроконтроллером, который является частью встроенной системы. Думайте о микроконтроллере как о мозге встроенной системы. Как только ЦП сообщает микроконтроллеру что-то сделать, микроконтроллер затем направляет компоненты встроенной системы на выполнение его конкретных задач.
Встроенная система с MCU посередине
Микроконтроллеры очень часто находятся в центре большинства встроенных систем, и их можно рассматривать как мозг или лицо, принимающее решения во встроенной системе. MCU запрограммирован для связи и управления другими компонентами встроенной системы. В некотором смысле это привратник для встроенной системы, который сообщает системе, что и когда делать.
Работа со встроенными системами и микроконтроллерами
При работе со встроенными системными инженерами часто возникают проблемы из-за широты и сложности современных приложений. Люди хотят больше возможностей в небольших устройствах. Физическая инженерия, которая в настоящее время используется во встроенных системах, обычно выполняется под микроскопом, потому что эти системы очень малы и сложны. Инженеры часто сталкиваются с проблемами интеграции при внедрении программного обеспечения встроенных систем. Именно здесь Total Phase принесла пользу рынку.
Как Total Phase взаимодействует со встроенными системами и микроконтроллерами?
Total Phase был основан на идее упрощения этапов программирования и отладки разработки встраиваемых систем. Имея одни из самых популярных инструментов отладки и анализа на рынке, Total Phase сделала себе имя. Компания Total Phase известна благодаря своим ведущим в отрасли анализаторам протоколов и хост-адаптерам.
Анализаторы протоколов
Анализаторы протоколов — это инструменты, предназначенные для неинтрузивного мониторинга данных шины и получения полезной информации о встроенных системах. Total Phase специализируется на анализаторах протоколов для мониторинга шин I2C, SPI, USB, CAN и eSPI.
Анализатор протокола Beagle I2C/SPI
Анализатор протоколов Beagle I2C/SPI представляет собой высокопроизводительное решение для мониторинга шины в небольшом портативном корпусе. Инженеры любого уровня подготовки пользуются аналитическими данными, предоставляемыми анализатором протокола Beagle I2C/SPI, поскольку он помогает им лучше понимать и отлаживать свои встроенные системы с шинами I2C и SPI.
Анализатор протокола Beagle I2C/SPI
Анализаторы USB-протокола Beagle
Total Phase также предлагает множество различных анализаторов USB-протокола, различающихся по скорости и возможностям. Beagle USB 5000 v2 SuperSpeed Protocol Analyzer — это универсальный анализатор, специализирующийся на анализе SuperSpeed USB. Принимая во внимание, что анализатор протокола питания Beagle USB 480 позволяет пользователям отслеживать уровни тока и напряжения на VBUS, а также данные USB для более полного понимания энергопотребления на шине USB.
Анализатор высокоскоростных протоколов Beagle USB 5000 v2
Хост-адаптеры
Хост-адаптеры позволяют инженерам программировать встроенные системы и взаимодействовать с ними. Хост-адаптеры Total Phase используются для программирования микроконтроллеров или других микросхем на плате. Инженеры могут легко и быстро загружать программное обеспечение и код в свои системы с помощью соответствующего хост-адаптера.
Серийная платформа Promira
Последовательная платформа Promira — это самый передовой хост-адаптер Total Phase на рынке. Обладая способностью выступать в качестве главного SPI на частоте 80 МГц, этот инструмент быстро зарекомендовал себя как один из лучших хост-адаптеров для встраиваемых систем в отрасли.
Серийная платформа Promira
Заключение
В чрезвычайно быстро меняющейся технологической среде, в которой мы все живем, важно продолжать изучать все последние разработки и быть в курсе последних событий. Несмотря на сложность на практике, микроконтроллеры и встраиваемые системы по своей сути являются очень простыми технологиями. Это небольшие электронные системы/чипы, которые выполняют очень специфические задачи. Эти системы используются в унисон, чтобы собраться вместе и создать более крупную функционирующую систему. Понимание того, как они взаимодействуют друг с другом, является важной информацией как для начинающих, так и для опытных инженеров.
Вывод: разница между встроенным компьютером и персональным компьютером заключается в том, что персональный компьютер — это компьютер, который может самостоятельно выполнять все операции ввода, обработки, вывода и хранения данных. В то время как встроенный компьютер — это компьютер специального назначения, который функционирует как компонент более крупного продукта.
Персональный компьютер
Персональный компьютер — это компьютер, который может самостоятельно выполнять все операции ввода, обработки, вывода и хранения. Персональный компьютер содержит процессор, память и одно или несколько устройств ввода, вывода и хранения данных. Персональные компьютеры также часто содержат устройство связи. Двумя популярными архитектурами персональных компьютеров являются ПК и Apple. Термин ПК-совместимый относится к любому персональному компьютеру, основанному на оригинальной конструкции персонального компьютера IBM. Такие компании, как Dell и Toshiba, продают ПК-совместимые компьютеры. ПК и ПК-совместимые компьютеры обычно используют операционную систему Windows. Компьютеры Apple обычно используют операционную систему Macintosh (Mac OS). Два типа персональных компьютеров — это настольные компьютеры и ноутбуки.
Встроенный компьютер
Встроенный компьютер — это компьютер специального назначения, который функционирует как компонент более крупного продукта. Множество повседневных продуктов содержат встроенные компьютеры:
- Бытовая электроника
- Устройства домашней автоматизации
- Автомобили
- Контроллеры процессов и робототехника
- Компьютерные устройства и офисная техника
Поскольку встроенные компьютеры являются компонентами более крупных продуктов, они обычно имеют небольшие размеры и ограниченное аппаратное обеспечение. Встроенные компьютеры выполняют различные функции в зависимости от требований продукта, в котором они находятся. Встроенные в принтеры компьютеры, например, следят за количеством бумаги в лотке, проверяют уровень чернил или тонера, сигнализируют о застревании бумаги и т.д. На изображении показаны некоторые из многих встроенных компьютеров в автомобилях.
Компьютерные системы сильно различаются по задачам, которые они выполняют, и по тому, как пользователи взаимодействуют с ними, но есть некоторые общие характеристики, которые мы можем приписать всем компьютерным системам.
Особенности компьютерной системы
Компьютерная система построена с использованием комбинации аппаратного и программного обеспечения, которая определяет, что система может делать и как она может это делать. Программное обеспечение состоит из запрограммированных инструкций для взаимодействия с оборудованием и обработки данных.
Компьютерные системы можно описать с точки зрения:
- Получение данных от устройств ввода, например сенсорного экрана или датчика.
- Сохранение данных в памяти, чтобы к ним можно было получить доступ
- Обработка данных, чтобы сделать их более информативными.
- Вывод данных для просмотра пользователем или другим устройством.
Хотите продолжать
учиться?
Разработка и создание прототипа встроенных компьютерных систем
Все компьютерные системы разработаны с использованием этой общей модели: ввод, хранение, обработка и вывод. Однако существуют некоторые фундаментальные различия в том, как можно создавать и использовать компьютерные системы. Компьютерные системы можно разделить на две основные категории: системы общего назначения и встроенные системы.
Системы общего назначения
Система общего назначения – это компьютерная система, которую можно запрограммировать для выполнения большого количества задач. Компьютеры общего назначения спроектированы таким образом, что пользователи или устройства могут взаимодействовать с ними различными способами для удовлетворения самых разных потребностей.
Возможность запуска множества различных программ позволяет системе общего назначения быть весьма универсальной с точки зрения типов задач, которые она может выполнять. Программное обеспечение можно довольно легко добавлять, обновлять и удалять, что изменяет функциональность системы.
Как правило, система общего назначения имеет широкий набор входов и выходов, которые можно к ней подключить. Например, наличие портов USB на ноутбуке позволяет другим устройствам изменять возможности и функции, доступные для ноутбука.
Поскольку системы общего назначения предназначены для выполнения множества различных типов процессов, они часто не полностью оптимизированы для выполнения каждой отдельной задачи. Для некоторых задач оптимизация имеет ключевое значение!
Встроенные системы
Встроенные системы – это компьютерные системы, которые выполняют небольшое количество задач. При разработке встраиваемой системы производители сосредоточатся на специальных функциях, которые система должна выполнять. Они будут оптимизировать систему до тех пор, пока она не будет выполнять каждую из этих задач очень эффективно.
Примером встроенной системы является кардиостимулятор – небольшое устройство, помещаемое внутрь человека, которое отслеживает и контролирует его сердцебиение, чтобы обеспечить его регулярность. Если датчики обнаруживают нарушение сердечного ритма, устройство посылает в сердце электрические импульсы, чтобы отрегулировать сердцебиение.
Встроенные системы обеспечивают очень точный контроль над оборудованием с помощью микропрограммы, которая представляет собой тип программного обеспечения, используемого для этой цели. Язык ассемблера часто используется для разработки прошивки, так как он обеспечивает прямой контроль над определенными аппаратными компонентами.
Современные встраиваемые системы содержат микроконтроллер, который состоит из центрального процессора (ЦП) для обработки данных, а также фиксированного объема ОЗУ и ПЗУ. Ранее встраиваемые системы основывались на микропроцессорах, содержащих только центральный процессор.
Большинство встраиваемых систем работают только с прошивкой, добавленной к устройству производителем. Однако прошивка некоторых устройств может быть обновлена пользователем.
Преимущества встроенных систем
- Высокоэффективен в выполнении задач
- Чрезвычайно надежный
- Простой дизайн
- Дешевое производство
- Компактный размер
- Низкое энергопотребление
Типы встроенных систем
Встроенные системы можно разделить на четыре основные категории в зависимости от их производительности и функциональных требований. Категории не являются взаимоисключающими, и система может представлять их комбинацию.
Автономные встроенные системы
Автономные встроенные системы работают сами по себе и не требуют хост-системы для передачи данных между устройствами или другими компьютерными системами. Примерами автономных встроенных систем являются цифровые часы и игровые приставки.
Встроенные системы реального времени
Встроенная система реального времени предназначена для выполнения задачи в течение определенного периода времени, например для потоковой передачи видео и аудио. Их можно разделить на три типа: системы жесткого, жесткого и мягкого реального времени. Вы узнаете больше об этом на следующей неделе.
Сетевые встроенные системы
Сетевые встроенные системы подключаются к сети устройств, чтобы они могли совместно использовать ресурсы и получать к ним доступ. Примером сетевой встроенной системы является карточный автомат для приема платежей кредитной или дебетовой картой.
Мобильные встроенные системы
Мобильные встраиваемые системы встречаются в портативной электронике. Их легко транспортировать, но они могут иметь ограничения, такие как объем памяти или доступных ресурсов. Примерами мобильных встроенных систем являются фитнес-трекеры и цифровые камеры.
Обсуждение
Каковы недостатки встроенных систем по сравнению с системами общего назначения?
Встраиваемые компьютеры — это специализированные вычислительные платформы, предназначенные для выполнения конкретной задачи, управляемой программным обеспечением.
Это не типичные компьютеры в корпусе Tower или настольные компьютеры потребительского уровня, с которыми мы привыкли работать дома или в офисе. Приложения встроенных компьютеров могут варьироваться от промышленной автоматизации, цифровых вывесок, автономных транспортных средств до исследования космоса и многого другого.
Обычно встраиваемые компьютеры представляют собой защищенные устройства, так как они чаще всего используются в сложных суровых условиях окружающей среды, таких как экстремальная температура, вибрация, удары, пыль и влажность.
Существуют различные типы встраиваемых компьютеров: от защищенных промышленных блочных ПК до панельных ПК, мини-ПК, промышленных стоечных серверов, автомобильных компьютеров и шлюзов Интернета вещей.
В этой статье мы рассмотрим различные типы встроенных компьютеров, а также рассмотрим варианты использования каждого типа.
Встроенные системы 101
Что такое встроенный компьютер
Встроенный компьютер — это система на основе микропроцессора, специально разработанная для выполнения определенной функции и принадлежащая более крупной системе. Он поставляется с комбинацией аппаратного и программного обеспечения для решения уникальных задач и работы в различных условиях.
Встроенные компьютеры предлагают интеллектуальную альтернативу автоматизации на основе ПЛК (программируемый логический контроллер), поскольку архитектура встроенных компьютеров x86 позволяет интегрировать любое программное обеспечение на базе Windows или Linux, способное контролировать и управлять более сложными задачами с помощью программы.< /p>
Встроенный компьютер и настольный компьютер
Основные различия между встроенным и настольным компьютером заключаются в назначении и конструкции. Встраиваемые компьютеры — это целенаправленное и специализированное оборудование, созданное с нуля для выполнения конкретной задачи. Он может работать на максимуме, с низкими ресурсами и выдерживать суровые условия, что невозможно для компьютеров потребительского класса.
Еще одним важным отличием является то, что настольные компьютеры общего назначения поставляются с традиционными материнскими платами, что позволяет расширять или заменять их компоненты. С другой стороны, во встроенных компьютерах все компоненты встроены в одну печатную плату (PCB) или материнскую плату.
Преимущества встроенного компьютера
- Малый размер. Во встраиваемых компьютерах используются материнские платы малого размера, такие как плата Mini-ITX. Их инновационный дизайн корпуса и системы охлаждения нового поколения также позволяют им быть небольшими. Большинство промышленных встраиваемых компьютеров не имеют вентиляторов — они основаны только на термодинамических принципах. Эти системы способны охлаждаться без больших корпусов и вентиляторов.
- Высокая надежность. Некоторые встроенные компьютеры рассчитаны на высокую надежность в критически важных приложениях, таких как промышленное или военное развертывание. Они должны работать круглосуточно и без выходных в сложных условиях и в экстремальных условиях, таких как пересеченная местность, постоянная вибрация, высокие температуры и т. д. Эти встраиваемые компьютеры могут работать в широком диапазоне температур (например, от -30°C до 70°C), пыли и пыли. доказательства и с защитой от влаги.
- Энергоэффективность. Некоторые приложения требуют, чтобы встроенные компьютеры работали днем и ночью. Вот почему эти компьютеры разработаны с учетом энергоэффективности. Встроенные компьютеры поставляются с легким и специализированным программным обеспечением, поэтому им не требуется много вычислительной мощности. Еще одним преимуществом энергопотребления является то, что некоторые встроенные компьютеры поставляются без вентиляторов и движущихся компонентов.
Типы встроенных компьютеров
Защищенный промышленный ПК
Защищенный промышленный встраиваемый компьютер поставляется в сложном корпусе для защиты от неблагоприятных условий. Электроника внутри компьютера также отличается надежностью и прочностью.
В большинстве случаев корпус ПК Rugged Box изготавливается из анодированного алюминия. Это делает его прочным, устойчивым к коррозии, пыленепроницаемым и влагостойким. Защищенный компьютер можно установить на открытом воздухе без дополнительного уровня защиты.
Пример использования
Компьютеры Rugged Industrial Box могут быть очень эффективными для морских нефтяных вышек. Эти объекты часто расположены посреди океана и заполнены опасной тяжелой техникой и легковоспламеняющимися веществами.
Как и многие другие удаленные объекты, морские нефтяные платформы всегда должны быть подключены к сети. Будь то что-то простое, как Wi-Fi доступ в Интернет для сотрудников, или передовые облачные системы наблюдения и датчики мониторинга IoT. В этих местах защищенное сетевое оборудование промышленного класса может быть гораздо более надежным, чем традиционное оборудование потребительского уровня. Оборудование здесь должно обеспечивать круглосуточную работу в экстремально жарких/холодных, влажных и коррозионных условиях.
Прибор
LEC-2290, интеллектуальный ПК для периферийных вычислений, поставляется с поддержкой процессора Intel® Core™ i7-8700T/i7-8700 (кодовое название Coffee Lake S). Этот IPC оснащен 2x DDR4 2133/2400 SO-DIMM (макс. 32 ГБ), 2x RJ45 GbE LAN, 4x PoE, 4x USB3.0, 6x COM-портами, 8x DI и 8x DO, 2x съемными внешними слотами для жестких дисков/твердотельных накопителей с RAID , 1x mSATA, 1x PCIe x16, 1x Mini PCIe с Nano-SIM и 1x B Key M.2 с Nano-SIM.
Встроенный компьютер LEC-2290
Панельный ПК
Панельный ПК поставляется со встроенным экраном и клавиатурой, а иногда и с универсальным сенсорным экраном. Панельные ПК могут быть дополнены различными модулями ввода-вывода для соответствия отраслевым стандартам. Этот тип встроенного компьютера предназначен для обеспечения более легкого и лучшего взаимодействия с людьми через его интерфейсы, особенно через их прочные экраны. Некоторые панельные ПК оснащены сенсорным экраном, который можно использовать в рабочих перчатках, устойчивых к токсичным материалам и ударам.
Панельные ПК можно использовать в местах, недоступных для людей. Например, для управления машинами для пищевой промышленности, большими роботами-манипуляторами, фармацевтикой, промышленным производством, упаковочной промышленностью и т. д.
Пример использования
Сборочная линия в обрабатывающей промышленности — не место для потребительского ПК или планшета. В этих местах полно химикатов, вибрации, воды, пыли и т. д. Сенсорный экран планшета легко разбить.
Панельные ПК идеально подходят для управления производственными процессами и могут быть очень эффективными на сборочном производстве. Рабочие на сборочной линии могут касаться экрана компьютера во время работы. Экран и компьютер защищены от пыли, влаги, химических жидкостей, вибрации и экстремальных температур.
Мини-ПК
МиниПК обычно представляют собой встроенные компьютеры с низкой вычислительной нагрузкой. Но большое преимущество в том, что они очень маленькие и обычно дешевые. Мини-ПК можно использовать в небольших замкнутых пространствах, где требуется определенный интеллект.
Встроенный мини-компьютер можно использовать в качестве устройства безопасности в сетевых установках, таких как брандмауэр или VPN-маршрутизатор.Защищенный мини-ПК — отличный выбор для производственных помещений или промышленных установок, которым требуется круглосуточная работа и безопасность в суровых условиях.
Пример использования
Цифровые вывески в аэропортах – хорошее приложение для мини-ПК. Они могут быть установлены и легко закреплены на задней части набора вывесок в аэропорту. Он может обрабатывать всю информацию из центральной сети или облака и выводить ее на набор дисплеев.
Если это защищенный мини-ПК, его можно установить за пределами аэропорта, он выдерживает широкий диапазон температур и предоставляет информацию о рейсах прилета и вылета.
Прибор
LEC-7242 — это межсетевой шлюз для промышленной среды с процессором Intel® Apollo Lake. Этот беспроводной шлюз с сертификацией FCC/CE/PTCRB для LTE или Wi-Fi предназначен для периферии IoT/IIoT, обеспечения безопасности беспроводной сети и развертывания решения для управления несколькими объектами в коммерческих, корпоративных и государственных приложениях.
Промышленный стоечный сервер
Сервер для монтажа в стойку – это тип встроенного компьютера, который предназначен для установки в стойку. В отличие от сервера в корпусе Tower, который может стоять только сам по себе, сервер для монтажа в стойку можно установить в стойку с множеством других серверов, установленных сверху.
Промышленные серверы для монтажа в стойку считаются защищенными высокопроизводительными компьютерами. Обычно они поставляются с мощным процессором и памятью. Поскольку они используются в сложных и суровых условиях в промышленности (а не в центре обработки данных с кондиционером), они спроектированы так, чтобы быть прочными. Встраиваемые компьютеры этого типа отличаются высокой производительностью и могут работать в широком диапазоне температур (от -40 до 70 °C).
Пример использования
Электрическая или силовая подстанция — это интерфейс между распределительной сетью и системами передачи. Обычно распределительная сеть обладает всеми интеллектуальными возможностями, но локальное добавление некоторой вычислительной мощности может оказаться намного более эффективным и надежным.
Эти подстанции нуждаются в цифровых контроллерах определенного типа с широким набором портов ввода-вывода, включая Ethernet, графические контроллеры, вывод на дисплей, последовательные порты, USB и т. д. Встроенный в стойку компьютер является ключом к разгадке. Он обеспечивает мощные вычислительные возможности с удаленным управлением и мониторингом.
Прибор
Примером встроенного компьютера такого типа является LEC-3340. Это устройство представляет собой стоечную контроллерную систему высотой 3U, соответствующую стандарту IEC 61850-3 и предназначенную для силовых подстанций.
Автомобильный компьютер
Автомобильный встраиваемый компьютер – это безвентиляторный, прочный и устойчивый к температуре корпус. Этот тип встроенных компьютеров предназначен для этой цели. Это прочные устройства, способные выдерживать вибрацию, резкие перепады температур, пыль и влажность окружающей среды. Они также оснащены функциями беспроводной связи, обеспечивающими мобильность и связь на большие расстояния.
Пример использования
Автомобили экстренных служб, такие как полиция, скорая помощь или пожарные, всегда находятся в движении на высокой скорости и часто по неровным дорогам. Характер работы требует быстрого и постоянного подключения к базовой станции. Транспортное средство должно отправлять данные, такие как видео или изображения, во время критических ситуаций почти в реальном времени для обратной связи и поддержки.
Встроенный в автомобиль компьютер обеспечивает надежное и быстрое подключение к удаленной домашней базе. Кроме того, его можно использовать в качестве NVR (сетевого видеорегистратора) для более быстрой обработки видео.
Прибор
Lanner V6S можно установить на машины быстрого реагирования. Он запишет и проанализирует видео в цифровом формате и отправит его на базовую станцию.
Шлюз Интернета вещей
Шлюз Интернета вещей обеспечивает связь между различными типами коммуникационных технологий. Эти технологии могут различаться по типам подключения, протоколам или интерфейсам. Шлюз IoT похож на домашний интернет-шлюз, который соединяет Интернет через PPP или HDLC с вашей локальной сетью через Ethernet или WiFi.
Шлюз Интернета вещей может быть связующим звеном между датчиками/приводами Интернета вещей и Интернетом. Он собирает данные из внешних источников, переводит протоколы и выполняет предварительную обработку данных. Устройства IoT могут подключаться к шлюзу IoT с помощью беспроводных технологий ближнего (Zigbee, Bluetooth) или дальнего действия (LTE, LTE-M).
Пример использования
Встроенный шлюз Интернета вещей, оптимизированный для машинного зрения и физической безопасности, — отличный вариант для автоматизации производственных процессов. Например, коботы (роботы для совместной работы) используются для сбора, расстановки и перемещения вещей в производственных помещениях. Эти роботы могут работать вместе с людьми и без защитных ограждений.Их безопасность обеспечивается мощными встроенными компьютерами машинного зрения.
Шлюз IoT, оптимизированный для машинного зрения, может обрабатывать входные 3D-видео практически в режиме реального времени и отправлять их коботу для быстрого принятия решений и предотвращения несчастных случаев с людьми.
Прибор
LEC-2137 — это пример промышленного IoT-решения для машинного зрения.
Заключительные слова
Способы работы компьютеров в отрасли отличаются от того, как они используются дома или в офисе. В отрасли существуют разные требования и стандарты, которые требуют другого типа компьютера.
Встроенные компьютеры разработаны с учетом приложения. Они используются в невообразимых приложениях в отрасли, которые еще несколько лет назад казались невозможными. Зачастую они предназначены для работы в режиме 24 x 7 с низким уровнем энергопотребления в суровых условиях и в ограниченном пространстве.
Защищенный промышленный корпусный ПК, панельный ПК, мини-ПК, промышленный сервер для монтажа в стойку, автомобильный компьютер, шлюз Интернета вещей — все это типы встроенных компьютеров.
- Rugged Industrial Box отлично подходит для приложений, требующих вычислительной мощности в суровых условиях окружающей среды.
- Панельный ПК поставляется со встроенным экраном, который обеспечивает взаимодействие с компьютером и устойчив к ударам и воздействию токсичных химикатов.
- Несмотря на то, что мини-ПК не требует больших вычислительных ресурсов, он может привнести некоторые интеллектуальные функции в грубые небольшие и ограниченные пространства.
- В отличие от мини-ПК, Industrial Rackmount можно использовать для высокоинтенсивных вычислений и устанавливать в стойку поверх других серверов без необходимости в кондиционере или оптимальной среде.
- Автомобильный компьютер поддерживает беспроводную связь и устойчив к вибрации, и его можно использовать в первых машинах аварийно-спасательных служб или аналогичных приложениях.
- Шлюз Интернета вещей – это тип встроенного компьютера, который может выступать в качестве моста между различными технологиями. Он принимает входные данные от датчиков Интернета вещей или видеокамер, обрабатывает данные и может выводить их на дисплей, привод или в Интернет.
LIKE TЕЕ ARTICLE? SIGN UP FOR OUR NEWSLETTER!
В этой статье вы узнаете, как приступить к программированию и проектированию встроенных систем, какие языки программирования следует использовать? А что такое встроенные системы компьютерного зрения?
Встроенные системы и их приложения
Встроенная система – это компьютерная система, которую можно использовать для выполнения специальной задачи или специальной функции. Встроенные системы можно найти во многих областях применения, например, в автомобилестроении: система зажигания, управление двигателем, система автоматической парковки, тормозная система. как ABS, EBD и так далее. Другими примерами встраиваемых систем являются современная бытовая электроника, например смарт-телевизоры, цифровые камеры, тостеры, духовки и игрушки.
Также встраиваемые системы используются в промышленной сфере, но основное внимание здесь уделяется системам управления и робототехнике.
Встроенные системы и системы общего назначения
Как упоминалось ранее, встроенная система — это компьютерная система, предназначенная для выполнения специальной функции, но каковы другие различия между системой общего назначения, такой как ваш ПК, и встроенной системой? Встроенные системы имеют очень ограниченные ресурсы, и под ресурсами я подразумеваю аппаратные и программные функции, сравнивая эти ресурсы с ресурсами обычного персонального компьютера (ПК). Говоря об аппаратных ограничениях, эти аппаратные характеристики будут влиять на производительность вычислений, а также на функциональность памяти и мощности без операционной системы. Встраиваемые системы требуют большего качества и надежности. Некоторые встроенные устройства требуют очень высокого уровня качества и надежности, например, контроллер двигателя автомобиля выходит из строя во время движения по автомагистрали или что-то неправильное происходит с медицинским устройством во время операции, что может привести к летальному исходу.
Если вы хотите приступить к разработке или проектированию встроенной системы, вам следует ознакомиться с принципами проектирования встроенных систем, поэтому давайте поговорим о некоторых моделях разработки программного обеспечения для встроенных систем.
Модель большого взрыва. Используйте эту модель для одного съемочного проекта или очень небольшого проекта, поскольку эта модель не требует никакого планирования или процессов во время или после разработки.
Модель кода и исправления: вы можете использовать эту модель, когда определены четкие требования к продукту без каких-либо формальных процессов перед разработкой.
Модель водопада: эту модель можно использовать, если вы разрабатываете очень большой проект, который запускает процесс на основе предыдущего шага.
Спиральная модель: эта модель похожа на модель водопада, но в этой модели вы будете получать обратную связь после каждого шага или процесса.
Пришло время поговорить об архитектурах встроенного программного обеспечения.
Архитектура встроенной системы представляет собой абстракцию встроенного устройства, т. е. архитектура будет сосредоточена на проектировании высокого уровня, не углубляясь в нижний уровень. Таким образом, архитектура не будет отображать детальный проект, включая аппаратную схему, исходный код, на этом уровне аппаратные и программные компоненты в проекте как взаимодействующие элементы. Детали каждого уровня архитектуры представлены в виде структур. Структура похожа на «моментальный снимок» аппаратного и программного обеспечения вашей системы во время разработки. Таким образом, мы можем представить архитектуру встроенной системы следующим образом:
Модуль, содержащий следующие подсистемы и компоненты (уровни, ядро, виртуальная машина, архитектура каналов)
Компонент и коннектор содержат следующее (клиент/сервер, процесс, память, безопасность и надежность)
Распределение, содержащее следующее (рабочее задание, реализация и развертывание)
Каждая модель встроенной системы должна состоять из аппаратного уровня, уровня системного программного обеспечения и уровня прикладного программного обеспечения.
Языки программирования и встроенные системы
Первое поколение: машинный код, состоящий только из (0, 1)
Второе поколение: язык ассемблера (этот язык зависит от аппаратной архитектуры)
Третье поколение: языки высокого уровня (в этих языках используется больше английских фраз, таких как C, Pascal и т. д.)
Пятое поколение: естественные языки (эти языки похожи на наш разговорный язык и обычно используются в области искусственного интеллекта и еще не используются во встраиваемых системах)
Встроенные системы компьютерного зрения
Встраиваемые системы компьютерного зрения – одно из самых популярных направлений в области компьютерного зрения. Системы зрения подобны нашей системе человеческого зрения, которая позволяет машинам видеть. Эта технология имеет множество применений, особенно в автомобилестроении, медицине, безопасности и во многих других областях.
Что такое встроенная система компьютерного зрения?
Встроенное компьютерное зрение – это область компьютерного зрения, которая в основном сосредоточена на разработке алгоритмов машинного зрения для работы во встроенных системах, но при разработке приложения компьютерного зрения во встроенной системе следует помнить об ограничении вычислительной мощности и низком энергопотреблении. .
Что вам нужно, чтобы приступить к созданию встроенной системы машинного зрения?
Чтобы начать работу со встроенной системой машинного зрения, вам потребуются следующие компоненты: небольшая камера, плата обработки и кабель.
Существует множество причин для использования встроенной системы машинного зрения. Основная причина заключается в том, что компоненты очень дешевы по сравнению с системой машинного зрения общего назначения. Кроме того, они небольшие, их можно легко интегрировать в другие системы, и они не потребляют много энергии.
Встроенные системы машинного зрения и автомобильные приложения
Сегодняшние системы камер в автомобилях используются как для наблюдения за салоном автомобиля, так и за его окрестностями. Задняя камера помогает водителю, отображая видеопоток в реальном времени на мониторе. Эта камера также использует расширенные функции, основанные на технологии компьютерного зрения, например. функция помощи при дальнем свете. Но в этих системах видео не отображается, просто из изображения напрямую выводится определенная функция. Дополнительно в салоне автомобиля используются камеры для наблюдения и определения состояния водителя и выполнения управляющих функций, например, управление жестами и взглядом.
Встроенное компьютерное зрение имеет множество приложений, которые могут сделать нашу жизнь намного проще и безопаснее. В ближайшем будущем на наших дорогах появятся беспилотные автомобили благодаря встроенным системам и технологиям компьютерного зрения.
Есть комментарии или дополнительная информация? Просто войдите или зарегистрируйтесь и оставьте комментарий здесь.
Читайте также: