Вградените системи се мали компјутери скриени во многу уреди што ги користиме секој ден. Тие им помагаат на овие уреди да работат правилно и безбедно. Можеби нема да ги видите овие мали компјутери бидејќи тие се вградени во работи како што се машини за перење, микробранови, играчки автомобили, па дури и во делови од автомобил. Во оваа лекција, ќе научиме што се вградени системи, како функционираат и зошто се важни. Ќе користиме едноставен јазик и примери од секојдневниот живот за секој да може да разбере.
Оваа лекција ќе ве води низ основите на вградените системи. Ќе ги видиме различните делови што го сочинуваат вградениот систем и како тие работат заедно. Ќе истражиме и примери од реалниот свет за да ви покажеме како вградените системи се дел од технологијата што не опкружува. Да го започнеме нашето патување во светот на вградените системи!
Вграден систем е мал компјутер кој е дизајниран да врши одредена задача. За разлика од големите компјутери или лаптопи што ги гледате, вградениот систем е вграден во машина и работи тивко во позадина. Чита информации, донесува одлуки и испраќа команди за да и помогне на машината да работи правилно.
На пример, кога користите микробранова печка за загревање на храната, мал компјутер внатре го контролира времето и нивото на моќност. Машината за перење го користи својот внатрешен компјутер за да одлучи колку вода и сапун да користи за време на циклусот на перење. Овие мали компјутери се нарекуваат вградени системи бидејќи се „вградени“ во уредите.
Дури и вашата омилена играчка може да има вграден систем што ја тера да се движи или да испушта звуци кога ќе притиснете копче. Овој специјален компјутер прави само неколку работи наместо многу задачи како обичен компјутер. Затоа е едноставен и ефикасен.
Вградениот систем се состои од неколку важни делови. Секој дел има посебна работа, а кога работат заедно го прават уредот паметен и корисен. Еве ги клучните делови на вградениот систем:
Сите овие делови работат заедно за да му помогнат на уредот да ја изврши својата работа. Дури и ако не можете да ги видите, тие секогаш се зафатени со тоа дали задачите се правилно завршени.
Хардверот се однесува на физичките делови на вградениот систем. Микроконтролерот, сензорите и меморијата се сите делови од хардверот што можете да ги допрете, дури и ако се многу мали. Микроконтролерот делува како мал мозок, испраќајќи наредби до другите делови.
Во многу уреди, хардверот е дизајниран да биде компактен и да користи малку енергија. Ова е причината зошто вградените системи често се наоѓаат во работи кои треба да работат долго време без да користат премногу електрична енергија, како дигитални часовници или далечински управувачи.
Дури и едноставна играчка може да има мал чип што ги контролира движењата или звуците. Ова покажува колку е важен хардверот за ефикасно функционирање на вградениот систем.
Софтверот е збир на инструкции што му кажува на хардверот што да прави. Тоа е како рецепт што готвачот го следи за да направи храна. Микроконтролерот ги чита овие упатства и ја извршува задачата дадена од софтверот.
На пример, во дигитален часовник, софтверот му наложува на микроконтролерот да го следи времето и правилно да го прикажува. Во микробранова печка, софтверот одлучува колку долго треба да ја загрева храната. Иако не го гледате софтверот, тој е многу важен бидејќи го тера уредот да ја врши својата работа.
Софтверот во вграден систем обично е многу едноставен и е направен само за специфичната работа на уредот. Оваа едноставност го прави системот брз и сигурен.
Програмирањето е процес на пишување инструкции за вграден систем. Сфатете го тоа како давање насоки чекор-по-чекор на пријател. Секоја инструкција е јасна и лесна за следење.
Јазикот што се користи за пишување на овие упатства е дел од компјутерската наука. Кога инженерите пишуваат код за вградени системи, тие создаваат многу едноставни и директни команди. На пример, програма во играчка може да каже: „Ако е притиснато копчето, направете ја играчката да се движи“. Ваквите јасни упатства му помагаат на малиот компјутер да ја извршува својата работа без грешка.
Дури и ако сте нови во технологијата, идејата за следење чекори во списокот можеби е позната. Замислете рецепт кој ви кажува како да го направите вашиот омилен сендвич – прво земете го лебот, потоа додадете сирење и на крајот ставете парче домат. Тоа е слично на тоа како програмирањето му кажува на уредот што да прави.
Вградените системи работат со следење на едноставен процес. Тие започнуваат со примање информации од сензори. Откако ќе ги добијат информациите, микроконтролерот ги обработува следејќи ги упатствата на софтверот. Конечно, системот испраќа команда преку актуатор да направи нешто.
Да користиме едноставен пример. Помислете на автомобил играчка што застанува кога ќе почувствува пречка. Автомобилот има сензор кој открива кога нешто е близу. Кога сензорот ќе види пречка, тој испраќа порака до микроконтролерот. Микроконтролерот потоа одлучува: „Треба да го запрам автомобилот“ и испраќа команда за запирање до моторот (актуаторот). Вака играчката го избегнува сударот.
Овој процес се случува многу брзо и осигурува дека уредот работи како што треба. Тоа е едноставен синџир на дејства: смисла, размислување и дејствување.
Вградените системи се насекаде околу нас. Тие се скриени во многу секојдневни уреди и прават да работат непречено. Еве неколку примери што може да ги видите околу вашиот дом и училиште:
Сите овие уреди работат добро поради малите компјутери во нив. Иако можеби нема да ги видите овие мали системи, тие се од суштинско значење за функцијата и безбедноста на уредите што ги користите секој ден.
Комуникацијата е многу важна во вградените системи. Деловите на вградениот систем мора да споделуваат информации за уредот да работи како една целосна единица. Сензорите собираат податоци и ги испраќаат до микроконтролерот. Микроконтролерот потоа одлучува што треба да се направи и испраќа команди до актуаторите.
Земете дигитален термометар како пример. Сензорот во термометарот ја мери температурата и ги испраќа овие податоци до микроконтролерот. Микроконтролерот потоа ги обработува податоците и ја прикажува температурата на екранот. Оваа едноставна комуникација му помага на термометарот да ви ги даде вистинските информации.
Овој процес на споделување информации во уредот е клучен дел од тоа како функционираат вградените системи. Тие се однесуваат како тим, при што секој дел игра улога во завршувањето на задачата.
Изградбата на вграден систем е слично како составување загатка. Секое парче мора да одговара совршено за да создаде целосна слика. Инженерите започнуваат со одлучување што треба да направи уредот. Тие потоа ги избираат најдобрите делови, како што се микроконтролерот, сензорите и меморијата, за да го изградат системот.
По изборот на деловите, програмерите пишуваат едноставен сет на инструкции за уредот. Оваа програма му кажува на микроконтролерот како да зема влез од сензорите и да дава излез на актуаторите. Откако програмата е подготвена, уредот внимателно се тестира за да се увери дека секој дел работи заедно.
Оваа тимска работа помеѓу дизајнерите на хардвер и софтверските програмери гарантира дека вградениот систем е безбеден и работи сигурно. Процесот е внимателен и детален, слично како градењето на вашата омилена играчка од многу мали парчиња.
Вградените системи се голем дел од технологијата во нашите домови, училишта и градови. Многу уреди кои изгледаат обични ги имаат овие мали компјутери скриени внатре. На пример, дигиталните часовници користат вградени системи за прецизно да го задржат времето. Конзолите за игри и играчките на далечинско управување исто така се потпираат на овие системи за правилно функционирање.
Секогаш кога ќе притиснете копче на вашиот омилен гаџет, може да работи вграден систем. Малиот компјутер ја чита вашата команда и прави уредот брзо да реагира. Ова ги прави модерните уреди лесни и забавни за користење.
Дури и едноставните предмети за домаќинството како фрижидери, климатизери и паметни светилки имаат вградени системи. Тие им помагаат на овие уреди да работат непречено и паметно да ја користат енергијата. Ова покажува дека вградените системи не се само за големи или скапи машини - тие се насекаде околу нас.
Вградените системи се важна област во компјутерската наука. Компјутерската наука е студија за тоа како работат компјутерите, вклучувајќи го нивниот хардвер и софтвер. Вградените системи ни покажуваат како дури и многу мали компјутери можат да имаат големо влијание.
Кога инженерите ги проучуваат вградените системи, тие учат како да напишат јасни и едноставни упатства за микроконтролерот. Тие исто така учат како да дизајнираат електронски кола кои се мали и ефикасни. Ова знаење се користи за создавање уреди кои помагаат да го подобриме нашиот секојдневен живот.
Во компјутерската наука, разбирањето на вградените системи ни помага да видиме како софтверот и хардверот работат рамо до рамо. Ова учи за решавање проблеми, креативност и важноста на тимската работа меѓу инженерите, дизајнерите и програмерите.
Има многу добри причини зошто вградените системи се користат во толку многу уреди. Тие се дизајнирани да вршат едноставни работи многу добро и често се најдобриот избор за секојдневните задачи. Еве неколку придобивки што треба да ги запомните:
Овие предности им овозможуваат на секојдневните гаџети - од играчки до апарати за домаќинство - да работат добро додека ги одржуваат трошоците и потрошувачката на енергија ниски. Ова е една од причините зошто инженерите и дизајнерите сакаат да користат вградени системи кога градат нови производи.
Вградените системи не се вообичаени само денес; тие ќе станат уште поважни во иднина. Како што расте технологијата, ќе се градат повеќе уреди со овие мали компјутери внатре. Идните домови може да имаат уште повеќе паметни гаџети, како што се фрижидери кои можат да разговараат еден со друг или автомобили кои можат сами да возат.
Инженерите секогаш работат на начини да ги подобрат вградените системи. Тие работат на создавање уреди кои користат уште помалку енергија, работат побрзо и користат јасни, едноставни упатства за извршување на нивните задачи. Иднината ќе донесе многу нови возбудливи апликации на вградени системи во нашите животи.
Замислете училиште каде светлата, вентилаторите и вратите работат заедно користејќи вградени системи за заштеда на енергија. Или игралиште каде сензорите и малите компјутери помагаат да се заштитат децата. Идеите и дизајните што се користат денес ќе помогнат да се обликува светла и паметна иднина.
Можете да започнете да учите за вградените системи со внимателно разгледување на секојдневните уреди. Прашајте го вашиот наставник или родители зошто микробрановата печка ја загрева храната или како машината за перење знае кога е завршена со перење алишта. Дури и едноставна играчка може да ви покаже како работи мал компјутер.
Иако многу детали од електрониката на почетокот изгледаат незгодни, запомнете дека идејата е многу едноставна. Вградениот систем е како таен помошник во уред кој слуша, размислува и дејствува. Забележувањето на овие скриени помошници може да ви помогне да разберете како технологијата ни го прави животот полесен и позабавен.
Ако сте љубопитни, можете да истражите комплети соодветни за возраста кои ви дозволуваат да изградите едноставни кола или да играте со програмабилни играчки. Овие активности од прва рака ви покажуваат како малите инструкции можат да направат голема разлика во функционирањето на уредите.
Размислувањето за вградените системи на овој едноставен начин може да ве инспирира да поставувате прашања и да истражувате повеќе за светот на технологијата. Секој гаџет што го користите има мал тим од делови кои работат заедно исто како членовите на спортски тим.
Подолу се главните точки што треба да ги запомните за вградените системи:
Запомнете, вградените системи се насекаде, кои работат зад сцената за да помогнат уредите да бидат безбедни, паметни и лесни за употреба. Тие ги претвораат секојдневните апарати во уреди кои ги разбираат командите и работат сами.
Со она што го научивте денес, сега знаете дека дури и најмалиот компјутер во уредот игра голема улога во нашиот секојдневен живот. Овие мали системи ни покажуваат дека едноставните идеи, кога внимателно се составуваат, можат да создадат технологија што го прави нашиот свет подобро место.
Чувајте ги очите отворени следниот пат кога ќе користите гаџет. Размислете за скриениот помошник во него што слуша, размислува и дејствува за да се увери дека сè функционира совршено.
