ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบฝังตัว

ระบบที่ฝังวัตถุประสงค์เฉพาะของซอฟต์แวร์ไว้ในการออกแบบฮาร์ดแวร์เรียกว่าระบบฝังตัว ระบบนี้อาจเป็นระบบอิสระหรือระบบที่ใหญ่กว่า ซอฟต์แวร์มักจะฝังลงในไฟล์ โมดูลหน่วยความจำ เป็น ROM และไม่จำเป็นต้องมีหน่วยความจำรองใด ๆ เหมือนในคอมพิวเตอร์ โทรคมนาคมสมาร์ทการ์ดขีปนาวุธเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้าดิจิทัล และดาวเทียมเป็นแอปพลิเคชันระบบฝังตัวบางส่วน

แอพพลิเคชันระบบฝังตัว

แอปพลิเคชันระบบฝังตัว ได้แก่ หุ่นยนต์, กล้องดิจิทัล, ของเล่นมัลติทาสกิ้ง, ระบบทำอาหารและซักผ้า, ระบบชีวการแพทย์, คอนโทรลเลอร์คีย์บอร์ด, โทรศัพท์มือถือและสมาร์ทโฟน, ระบบคอมพิวเตอร์, ระบบแสดงน้ำหนักอัจฉริยะอิเล็กทรอนิกส์และระบบความบันเทิงเช่นวิดีโอเกมระบบเพลง วิดีโอเกมและอื่น ๆ

กระบวนการออกแบบระบบฝังตัว สามารถทำได้โดยการจำลองก่อนซึ่งใช้สำหรับการทดสอบวงจรเนื่องจากการเปลี่ยนฮาร์ดแวร์จะทำได้ยากมากหากวงจรทำงานผิดปกติ หากผลลัพธ์ตรงกับผลลัพธ์ที่ต้องการกระบวนการจะได้รับการออกแบบอย่างถาวรโดยกระบวนการเวเฟอร์ตามลำดับ

พื้นฐานของระบบฝังตัว

ระบบฝังตัวได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะ แต่ไม่สามารถใช้เป็นคอมพิวเตอร์ทั่วไปเพื่อทำงานที่แตกต่างกันได้ โดยปกติซอฟต์แวร์สำหรับระบบฝังตัวเรียกว่าเฟิร์มแวร์ซึ่งสามารถเก็บไว้ในแผ่นดิสก์หรือชิปตัวเดียว องค์ประกอบหลักสองประการของระบบคือ:

ฮาร์ดแวร์ระบบฝังตัว
ซอฟต์แวร์ระบบฝังตัว

ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ระบบฝังตัว

ฮาร์ดแวร์ระบบฝังตัว : ระบบฝังตัวต้องใช้แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์เพื่อโต้ตอบกับอินพุตและเอาต์พุตหรือตัวแปรแบบเรียลไทม์ต่างๆ ฮาร์ดแวร์รวมถึงตัวควบคุมเช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์ , โมดูลหน่วยความจำ, อินเทอร์เฟซ I / O, ระบบแสดงผลและโมดูลการสื่อสาร ฯลฯ

ซอฟต์แวร์ระบบฝังตัว : ซอฟต์แวร์นี้ช่วยให้การเขียนโปรแกรมในรูปแบบที่ต้องการเพื่อควบคุมการทำงานต่างๆ มันเขียนในรูปแบบระดับสูงคอมไพล์เป็นโค้ดแล้วทิ้งลงในตัวควบคุมฮาร์ดแวร์

ระบบฝังตัวแบบเรียลไทม์ คือระบบคอมพิวเตอร์ที่ดำเนินการเช่นการตรวจสอบการตอบสนองและการควบคุมการเคลื่อนไหวภายนอก สภาพแวดล้อมภายนอกเชื่อมต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ผ่าน เซ็นเซอร์ , แอคชูเอเตอร์และอินเทอร์เฟซ I / O ระบบคอมพิวเตอร์จริงที่ฝังอยู่ในระบบคอมพิวเตอร์เรียกว่าระบบฝังตัวแบบเรียลไทม์ ระบบฝังตัวแบบเรียลไทม์ถูกนำไปใช้ในด้านต่างๆเช่นการทหารภาครัฐและในทางการแพทย์

โครงการเรียลไทม์ของหุ่นยนต์ในระบบฝังตัว

ระบบฝังตัว สามารถใช้ในแอพพลิเคชั่นเรียลไทม์ได้มากมายเช่นรถยนต์หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ฯลฯ ดังต่อไปนี้ โครงการแบบเรียลไทม์เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีหุ่นยนต์ .

1. ยานยนต์หุ่นยนต์ควบคุมด้วยเสียงพร้อมระบบจดจำเสียงทางไกล

จุดมุ่งหมายของโครงการนี้คือการควบคุมยานยนต์ด้วยคำสั่งเสียงสำหรับการสั่งงานระยะไกล อัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ใช้กับโมดูลการรู้จำเสียงเพื่อดำเนินการตามที่ต้องการ ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051, โมดูลการรู้จำเสียง, ปุ่มกด, โมดูล RF, ตัวเข้ารหัส, ตัวถอดรหัส, IC ของตัวขับมอเตอร์, มอเตอร์กระแสตรง, แบตเตอรี่และส่วนประกอบเบ็ดเตล็ดอื่น ๆ

เครื่องส่งสัญญาณหุ่นยนต์ควบคุมด้วยเสียง

การเคลื่อนไหวของยานพาหนะเช่นซ้ายขวาขึ้นและลงสามารถทำได้โดยใช้ปุ่มกดหรือคำสั่งเสียงโดยโมดูลการรู้จำเสียงซึ่งเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่นี่ตัวเข้ารหัสใช้ในการเข้ารหัสคำสั่งที่กำหนดให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์โดยใช้ เครื่องส่ง RF เพื่อส่งสัญญาณที่ความถี่ 433 MHz

ดังนั้นเมื่อสัญญาณที่เกิดขึ้นโดยการกดปุ่มหรือสัญญาณคำสั่งเสียงที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวได้รับโดยไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งสัญญาณควบคุมไปยังวงจรรับสัญญาณผ่านโมดูลเครื่องส่งสัญญาณ

เครื่องรับยานยนต์ควบคุมด้วยเสียง

เมื่อได้รับสัญญาณเหล่านี้ผู้รับ RF จะถ่ายโอนสัญญาณเหล่านั้นไปยังวงจรถอดรหัสซึ่งข้อมูลไบนารีจะถูกแปลงเป็นสัญญาณระดับไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะทำการเคลื่อนไหวที่ต้องการจากวงจรเครื่องส่งสัญญาณ โมดูลเลเซอร์คือ เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ สำหรับตรวจจับการทำงานของหุ่นยนต์แม้ในที่มืด

2. ยานยนต์หุ่นยนต์ควบคุมระยะไกลบนหน้าจอสัมผัสสำหรับการจัดการร้านค้า

โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการควบคุมยานยนต์หุ่นยนต์ โดยใช้หน้าจอสัมผัส หน่วยสำหรับการทำงานระยะไกล แผงหน้าจอสัมผัสวางอยู่ที่ปลายเครื่องส่งสัญญาณและก หุ่นยนต์ Pick-n-place วางไว้ที่ปลายเครื่องรับเพื่อทำงานโดยตอบสนองต่อสัญญาณ ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในโครงการนี้ ได้แก่ ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 แผงหน้าจอสัมผัสเสาอากาศ (ด้านเครื่องส่ง - ตัวรับสัญญาณ) ตัวเข้ารหัสตัวถอดรหัสมอเตอร์กระแสตรงตัวหุ่นยนต์แบตเตอรี่ ฯลฯ

เครื่องส่งสัญญาณหุ่นยนต์ที่ใช้หน้าจอสัมผัส

ตามที่กล่าวไว้ในโมดูลการรู้จำเสียงของโครงการข้างต้นในโครงการนี้โมดูลหน้าจอสัมผัสจะส่งสัญญาณควบคุมที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของรถไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ ต่อมาคอนโทรลเลอร์จะส่งสัญญาณเหล่านั้นไปยังตัวเข้ารหัสจากนั้นไปยังเครื่องส่งสัญญาณที่ส่งสัญญาณไปยังวงจรรับสัญญาณในที่สุด

ตัวรับสัญญาณยานยนต์ที่ใช้หน้าจอสัมผัส

เสาอากาศที่วางอยู่ที่ปลายเครื่องรับจะรับสัญญาณ RF จากเสาอากาศส่งสัญญาณและถอดรหัสข้อมูลจากนั้นส่งข้อมูลนั้นไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ การตั้งค่านี้มีมอเตอร์สี่ตัวที่เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์: มอเตอร์สองตัวสำหรับการเคลื่อนไหวของแขนและกริปเปอร์และอีกสองตัวสำหรับการเคลื่อนไหวของร่างกาย มอเตอร์ทั้งหมดนี้ขับเคลื่อนด้วย IC ขับมอเตอร์ซึ่งรับคำสั่งจากไมโครคอนโทรลเลอร์อย่างต่อเนื่อง

นี่คือสองอย่าง แอปพลิเคชันระบบฝังตัว ในสาขาหุ่นยนต์ ตัวอย่างแบบเรียลไทม์ของระบบฝังตัวอาจช่วยให้คุณเข้าใจแนวคิดของระบบฝังตัวได้ดีขึ้น หากคุณมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการดำเนินโครงการเหล่านี้คุณสามารถติดต่อเราได้โดยการแสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ