Software- en hardwarecomponenten voor embedded systemen en microcontrollers zijn belangrijke begrippen op het gebied van automatisering en het Internet of Things.
Ingebedde systemen zijn computersystemen die zijn ontworpen om specifieke functies uit te voeren en die doorgaans in een apparaat zijn geïntegreerd. Een microcontroller is een computer op één chip met een geïntegreerde processor, geheugen en invoer-/uitvoerinterfaces, die doorgaans in ingebedde systemen wordt gebruikt. Onder hardwarecomponenten vallen de centrale verwerkingseenheid (CPU), het geheugen en de invoer-/uitvoerinterfaces. Vandaag gaan we het hebben over het verschil tussen de software- en hardwarecomponenten van ingebedde systemen en microcontrollers.
Het verschil tussen de twee
●Software- en hardwarecomponenten: MCU’s beschikken meestal over enkele eenvoudige randapparaten, zoals seriële poorten, I2C, ADC en LCD (klein scherm en lage resolutie)
●Bij ingebedde systemen is sprake van complexere randapparatuur, zoals netwerken (bekabelde netwerkkaarten, wifi, Bluetooth, enz.), USB, audio- en videocodecs, enz.
Loopbaanontwikkeling
●Het leertraject voor microcontrollers is kort, de carrièrevermogens zijn beperkt en de salarisontwikkeling loopt al heel vroeg vast. Het salaris loopt doorgaans vast op 6.000 tot 8.000.
●Het traject van het geïntegreerd leren is lang, de loopbaan is lang en het salaris bereikt pas na vele jaren van ontwikkeling een plafond. Het salaris bereikt doorgaans een plafond van 12.000 tot 15.000.
Het verschil tussen embedded systemen en microcontrollers
1. Het verschil in systeemstructuur tussen een microcomputer met één chip en een ingebed systeem (1) Basisstructuur van een microcomputer met één chip. Een microcomputer met één chip bestaat uit een rekenunit, een besturingseenheid, geheugen en invoer- en uitvoerapparaten.
(2) Componenten van ingebedde systemen:
Ingebedde systemen bestaan over het algemeen uit ingebedde microprocessoren, randapparatuur, ingebedde besturingssystemen en specifieke toepassingen.
De eerste stap bij het ontwerpen van een embedded systeem is om, op basis van specifieke toepassingen, de systeemvereisten op het gebied van kosten, prestaties, schaalbaarheid, ontwikkelingscyclus en andere aspecten grondig in overweging te nemen, het belangrijkste besturingsapparaat van het systeem te bepalen en op basis daarvan de systeemhardware te bouwen.
2. Het verschil in hardwaresamenstelling tussen een microcomputer met één chip en een ingebouwde microcontroller. Een microcomputer met één chip bevat een microcontrollercircuit en enkele algemene invoer- en uitvoerinterface apparatuur in een geïntegreerde schakeling. Wat betreft de wijze waarop het ingebedde systeem wordt opgebouwd, kan dit – gezien het ontwikkelingsniveau van de moderne elektronische technologie – worden gerealiseerd met een microcomputer met één chip of andere programmeerbare elektronische apparatuur. Welke andere hardware er nodig is, hangt af van de behoeften van het beoogde toepassingssysteem.
3. Verschillen in softwaresamenstelling tussen microcontrollers en ingebedde microcontrollers. De door de fabrikant geleverde microcontroller voor algemeen gebruik bevat geen applicatieprogramma en kan dus niet direct worden uitgevoerd. Pas nadat het applicatieprogramma is toegevoegd, kan de microcontroller zelfstandig functioneren. Het ingebedde systeem moet beschikken over besturingssoftware. De besturingslogica kan volledig worden gerealiseerd met behulp van hardwarecircuits of softwareprogramma’s.
4.1 Verschillen in primaire en secundaire relaties tussen microcontrollers en ingebedde microcontrollers. Microcontrollers worden tegenwoordig beschouwd als elektronische apparaten voor algemeen gebruik, waarbij de microcontroller zelf het hoofdonderdeel vormt. Het ingebedde systeem is qua fysieke structuur ondergeschikt en wordt geïntegreerd en geïnstalleerd in het doelsysteem.
4.2 Het ingebedde systeem speelt een dominante rol in de besturingsrelatie en vormt het logische verwerkingssysteem dat de werking van het doeltoepassingssysteem regelt. Hoewel ingebedde systemen op verschillende manieren kunnen worden opgebouwd, is het ingebedde systeem, zodra het is opgebouwd, een speciaal voor dit doel bestemd systeem. In een speciaal ontworpen systeem kan de software van het programmeerbare apparaat tijdens het systeemontwikkelingsproces worden geïmplementeerd of direct tijdens het productieproces van het apparaat worden gegenereerd om de productiekosten te verlagen. Monolithische machines met complexe besturingslogica vereisen ondersteuning door besturingssysteemsoftware; ingebedde systemen met eenvoudige besturingslogica hebben mogelijk geen ondersteuning door besturingssysteemsoftware nodig.
De relatie tussen ingebedde systemen en microcontrollersystemen
Volgens de definitie van IEEE is een embedded systeem een apparaat dat wordt gebruikt voor het aansturen of bewaken van grootschalige systemen, zoals machines, apparatuur of fabrieken. Uit deze definitie blijkt dat ook de vroegere besturingsapparaten en single-chip-microcomputersystemen in feite tot het domein van de embedded systemen behoren.
Op deze manier kunnen we begrijpen dat ingebedde systemen een belangrijke categorie vormen en dat microcontrollers een belangrijke subcategorie zijn. Zoals de naam al aangeeft, is een ingebed systeem een systeem dat in andere systemen is ingebed. Zo kan het inbouwen van een stabiliteitscontrolesysteem in een autosysteem het autorijden veiliger en efficiënter maken; het invoeren van een automatisch regelsysteem in een stroomvoorzieningssysteem kan ervoor zorgen dat de stroomvoorziening stabieler functioneert. Het stabiliteitscontrolesysteem en het automatische stroomregelsysteem zijn in dit geval ingebedde systemen.
Systemen die uit microcontrollers bestaan, worden doorgaans ingezet voor automatisering en industriële besturingsfuncties. Deze functies worden meestal niet op zichzelf gebruikt, maar moeten samenwerken met andere systemen. Daarom valt de toepassing van microcontrollers in brede zin doorgaans onder de noemer ‘embedded systemen’. Tegenwoordig zijn er, vanwege het wijdverbreide gebruik van embedded systemen, ook embedded systemen die geen microcontrollers zijn, zoals mobiele telefoons.
Applicatieprocessoren worden toegevoegd aan de basisfuncties van mobiele telefoons (bellen, sms’en) om de functionaliteit ervan uit te breiden. Het probleem is echter dat high-end mobiele telefoons vanwege het productieproces nog niet volledig kunnen worden geïntegreerd (het model dat wel geïntegreerd is, is een namaaktelefoon), maar het vormt wel een tak van de embedded systemen.
