Версия PT

Встроенные системы (или интегрированные системы) — это специализированные вычислительные системы, предназначенные для выполнения определенных функций внутри более крупного устройства. Они состоят из аппаратного и программного обеспечения, предназначенного для заранее определенной задачи или набора задач, часто с требованиями реального времени и ограниченными ресурсами.

Эти системы обычно используются в IoT (Интернете вещей), целью которого является интеграция этих систем или устройств с Интернетом.

Сегодня у нас есть множество встроенных систем, в том числе:

• Умная техника (например, микроволновые печи и холодильники)
• Автомобили (например, системы управления двигателем и тормоза с АБС)
• Медицинские устройства (например, кардиомониторы и инсулиновые помпы)
• Промышленное оборудование (например, производственные роботы)
• Устройства связи (например, маршрутизаторы и модемы)

Как мы видим, в нашей повседневной жизни присутствует множество встроенных систем. Эти системы также включают программное обеспечение, как указано в определении Встроенные системы; это программное обеспечение разработано с использованием различных языков программирования.

Вот список наиболее часто используемых языков в этих системах:

1. C: Наиболее широко используемый язык во встроенных системах благодаря своей эффективности, прямому аппаратному управлению и поддержке низкоуровневого программирования.
Преимущества: точное управление памятью, высокая производительность, доступность к аппаратным библиотекам.

2. Python: Хотя он и не является языком низкого уровня, он используется при прототипировании встроенных систем и в приложениях высокого уровня на более функциональных устройствах, таких как Raspberry Pi.
Преимущества: Простота использования, читаемость кода и широкий набор библиотек.
Недостатки: меньший контроль над оборудованием и менее эффективный с точки зрения производительности и использования ресурсов.

3. C : Расширение C с поддержкой объектно-ориентированного программирования, используемое в более сложных проектах, требующих модульности и абстракции.
Преимущества: позволяет создавать более организованные и масштабируемые системы без особого ущерба для эффективности.

4. Ассемблер: Язык низкого уровня, используемый для программирования непосредственно на оборудовании, обеспечивающий абсолютный контроль над ресурсами.
Преимущества: Идеально подходит для максимальной производительности и оптимизации использования памяти, но его сложно поддерживать и развивать.
Недостатки: Высокая аппаратная зависимость, что затрудняет переносимость между различными платформами.

5. Ада: Язык, ориентированный на критически важные системы, особенно используемый во встроенных системах, требующих высокой надежности и безопасности (например, в авиационных и военных системах).
Преимущества: строгая проверка типов и надежные механизмы обнаружения ошибок.
Существуют и другие языки, предназначенные для разработки систем, такие как Java, Rust и JavaScript. Как мы видели, во встроенных системах используются языки, которые облегчают манипулирование аппаратным обеспечением и периферийными устройствами.

Каково практическое применение этих систем?

Эти системы присутствуют в нашей жизни; мы можем сказать, что они подобны воздуху, которым мы дышим сегодня, от автомобилей до обработки данных. Некоторые области и примеры использования включают:

1. Автомобильная промышленность

• Блок управления двигателем (ECU): управляет работой двигателя для повышения эффективности, снижения выбросов и обеспечения безопасности.
• Подушки безопасности: встроенные системы отвечают за обнаружение столкновений и срабатывание подушек безопасности за доли секунды.

2. Бытовая электроника

• Смартфоны: встроенные системы управляют датчиками, камерами, сетевыми подключениями и основными функциями устройства.
• Smart TV: обрабатывайте изображения, запускайте приложения, подключайтесь к Интернету и воспроизводите мультимедиа.

3. Устройства Интернета вещей (Интернет вещей)

• Домашняя автоматизация: датчики температуры, умное освещение, замки и термостаты, управляемые удаленно.
• Носимые устройства: умные часы, фитнес-браслеты и другие устройства, которые следят за здоровьем и физической активностью.
• Умные города: датчики движения, умное уличное освещение и мониторинг качества воздуха.

Есть и другие области применения этих систем; это всего лишь краткое изложение того, что мы можем найти на рынке.

Стоит ли изучать встроенные системы?

Получить знания и заняться этой сферой определенно стоит, но она больше подходит тем, кто знаком с «железом» и хочет глубже понять, что на самом деле происходит за пределами устройств. Знания в области цифровых систем, регистров, микропроцессоров, микроконтроллеров и хорошей электроники будут иметь основополагающее значение для этого процесса.

Хорошим предложением для начала было бы изучение C, но если вы уже знакомы с таким языком, как Python, изучение встроенных систем с помощью Raspberry Pi значительно облегчит создание различных элегантных и точных вещей в современном мире.