مقدمة في الأنظمة المضمنة - هندسة الإلكترونيات Electronic engineering
أهلا وسهلا بك إلى معهد توب ماكس تكنولوجي.
  1. ما شاء الله تبارك الله ( يا ربي لك الحمد كما ينبغي لجلال وجهك وعظيم سلطانك )
  2. معهد توب ماكس تكنولوجي | أعلى قمة للتكنولوجيا الحديثة في الشرق الأوسط - صرح علمي متميز
  3. طريقة تسجيل عضوية في معهد توب ماكس تكنولوجي بشكل سريع
    مع ملاحظة أن التسجيل مجاني ومفتوح طيلة أيام الأسبوع عند تسجيل العضوية تأكد من البريد الالكتروني أن يكون صحيحا لتفعيل عضويتك وأيضا أن تكتبه بحروف صغيره small و ليست كبيرة تستطيع أيضا استخدام الروابط التالي : استرجاع كلمة المرور | طلب كود تفعيل العضوية | تفعيل العضوية
  4. اشترك ألان في خدمة رسائل المعهد اليومية لتعرف كل جديد اضغط هنا للاشتراك
التفاصيل : الردود : 1 المرفقات : 0 المشاهدات: 5472 مشاهدة
مشاهدة صفحة طباعة الموضوع
أرسل هذا الموضوع إلى صديق…

المواضيع المتشابهه

  1. مقيلة لحم بالجزر
    بواسطة شهود في المنتدى مطبخ المعهد شيف المطبخ
    مشاركات: 0
    آخر مشاركة: 09-28-2012, 11:28 PM
  2. مشاركات: 0
    آخر مشاركة: 03-28-2011, 08:40 AM
  3. طريقة فعالة لاستخراج الصور المضمنة في مستندات وورد
    بواسطة محمد الكهالي في المنتدى الأخبار التقنية
    مشاركات: 0
    آخر مشاركة: 07-23-2010, 03:00 AM
  4. مقدمة عن لغة Prolog
    بواسطة سائر في ربى الزمن في المنتدى لغات برمجة المواقع
    مشاركات: 0
    آخر مشاركة: 01-26-2010, 07:01 PM

النتائج 1 إلى 2 من 2
  1. #1
    مشرف القسم العام
    قسم هندسة الكهرباء
    قسم هندسة الشبكات wan lan

    تاريخ التسجيل
    Nov 2008
    الدولة
    اليمن السعيد
    المشاركات
    5,312
    معدل تقييم المستوى
    16

    افتراضي مقدمة في الأنظمة المضمنة

    مقدمة في الأنظمة المضمنة

    Introduction to Embedded Systems




    1-1- الأنظمة المضمنة Embedded systems:

    يطلق مصطلح الأنظمة المضمنة عادة على الشرائح الرقمية المبرمجة ذات الأداء العالي الموجودة في نظام ما لكي تحل محل الحواسيب. وتكون مكرّسة للقيام بوظائف متخصصة، بينما تعتبر الحواسيب واجهة عامة يمكن أن تحل محل الأنظمة المضمنة.إذا , فالأنظمة المضمنة تعريفا هي: هي عبارة عن أنظمة رقمية كاملة يجتمع فيها الكيان الصلب مع العتاد البرمجي في بيئة واحدة ليحققوا التكامل المطلوب حيث يقود فيها العتاد البرمجي العتاد الصلب من اجل تنفيذ المهمات المطلوبة منه.

    معظم الأجهزة التي نواجهها في الحياة اليومية مبنية بالاعتماد على الأنظمة المضمنة كأجهزة التكييف والميكرويف ، والمسجلات والتلفزيونات ، و الهواتف النقالة و السيارات و إشارات المرور وبالطبع فإننا نلاحظ أن عدد الأنظمة المضمنة يفوق عدد أجهزة الحاسب بمرات والتي لا تشكل إلاّ 5% من سوق استهلاك المعالجات. عند تصميم الأنظمة المضمنة تؤخذ الاعتبارات التالية:

    • عادة ما يكون للأنظمة المضمنة مجموعة من الضوابط الزمنية أي أن هذه الأنظمة يجب أن تتفاعل مع الأحداث لحظة وقوعها وهذا ما نسميه بالمعالجة ضمن الزمن الحقيقي
    .

    • إن أخطاء البرمجة في الأنظمة المضمنة لها عواقب أشد خطورة من تلك في الحواسب الشخصية .
    • عادة ما يكون للنظام المدمج ضوابط معينة تتعلق باستهلاك الطاقة وتغذية النظام .
    • يجب على الأنظمة المضمنة العمل في أحوال جوية و مناخية وبيئية قاسية من حرارة ورطوبة و غبار.
    • يكون للأنظمة المضمنة عدد أقل من موارد النظام و الأجهزة المحيطية وذلك لأن النظام المضمن مصمم لإنجاز هدف محدد في حين أن الحاسب مصنع للاستخدامات المتنوعة في جميع المجالات.
    • تستخدم أدوات وطرق متخصصة لزيادة وثوقية و مردود النظام.



    الشكل 1- نظام مضمن



    قد يتألف النظام المضمن من:

    1- دارة منطقية مبنية على شريحة متكاملة PLD (Programmable Logic Device) :
    يعتبر استخدام شرائح PLD أفضل بكثير من استخدام الدارات المنطقية وذلك لأنه يمكن تمثيل التصميم المطلوب بدارة متكاملة واحدة بدلاً من استخدام عدة دارات منفصلة. تتألف شرائح PLD من مصفوفة كبيرة من البوابات المنطقية القابلة للبرمجة حيث أن المصمم هو الذي يحدد وظيفة هذه البوابات. تتميز شرائح PLD بالسرعة في الأداء والاستهلاك المرتفع للطاقة، ولكن عادة ما ينتج هدر كبير بسبب الاستخدام الجزئي لهذه الشريحة ( بمعنى أنه من الممكن أن نكون قد استخدمنا 20 بوابة منطقية لتمثيل التصميم المطلوب، و لكن عادة ما تحتوي شرائح PLD أكثر من 150 بوابة، هذا ما يؤدي إلى ارتفاع في استهلاك الطاقة وهدر كبير لإمكانيات PLD).

    2- دارة متكاملة مبنية خصيصاً لأداء وظيفة معينة ASIC (Application Specific I.C.) :
    إن دارات ASIC تغطي عيوب دارات PLD وذلك لأنها تستخدم فقط البوابات المنطقية المطلوبة للتصميم ممّا يقلل من استهلاك الطاقة و يمنع الهدر الحاصل عند استخدام شرائح PLD.

    3- متحكم مصغر Microcontroller أو معالج مصغر Microprocessor :
    تتميز المتحكمات والمعالجات المصغرة باستهلاك أقل للطاقة من شرائح PLD ولكن بالمقابل تكون ذات سرعة أخفض ويتم برمجتها بشكل أساسي باستخدام لغات التجميع Assembly. يعتبر استخدام المتحكمات أحد الحلول الفعالة بسبب الإمكانيات الكبيرة التي يوفرها بالمقارنة مع سعره. كما تتميز المتحكمات الصغرية بأنها ذات جهود تغذية منخفضة (5v,3v,1.5v,), و تتواصل جهود التغذية بالتناقص حتى وصلت تغذية نواة بعض المتحكمات إلى 0.8v حتى وقت قريب.

    4- معالج الإشارة الرقمية DSP-Digital Signal processor :
    معالج من نوع خاص يملك عتاد صلب معد للتعامل مع العمليات الحسابية المعقدة و المصفوفات العددية . يتميز بأنه أسرع من المتحكمات المصغرة. إن الغرض المهم للـ DSP هو القراءة السريعة للبيانات على مداخله وانجاز الخوارزميات المعقدة عليها وإخراج النتائج. وهو مستخدم في معالجة الصوت والفيديو وفي الاتصالات والرادارات والأجهزة الطبية وأجهزة الهاتف المحمول وأجهزة التحكم في القدرة.
    يتجه بعض المصنعين إلى دمج بعض من خصائص الـ DSP في متحكماتهم و بالتالي الحصول على متحكم مصغر Microcontroller و معالج إشارة رقمية في شريحة واحدة DSP.

    5- مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة" Field Programmable Gates Array (FPGA):
    شرائح الـ FPGA هي شرائح رقمية منطقية قابلة للبرمجة بشكل صلب, ذلك يعني أنه بإمكاننا برمجتها للحصول أي تابع منطقي. يتم برمجتها باستخدام لغة الـ VHDL بشكل أساسي .من أهم مزايا الـ FPGA بالإضافة إلى كلفتها المنخفضة أنها تؤمن مرونة كبيرة في التصميم و قدرة على إعادة برمجتها في الزمن الحقيقي.

    2-1- مراحل تصنيع النظام المضمن :
    1- تحديد الوظائف و المهام المطلوبة من النظام مع وصف واضح ودقيق لكل وظيفة بشكل بعيد عن الغموض.
    2- انشاء نموذج الكيان الصلب و نموذج الكيان البرمجي.
    3- اختبار التصميم عن طريق إحدى بيئات المحاكاة و ذلك للتأكد من سلامة التصميم و التأكد من أنّ النظام يقوم بالوظائف المطلوبة منه كاملة.
    4- يتم بناء النظام بشكله الأخير ثم يختبر بشكل عملي قبل طرحه في الأسواق.

    3-1- اعتبارات تصميمية :
    تمثل المناعة ضد الضجيج noise immunity واستهلاك الطاقة Power consumption والسرعة اعتبارات هامة جداً في التصميم المنطقي. ويجب أن يؤخذ المكان والبيئة التي ستعمل فيها المنظومة بالاعتبار, فمثلا ً إذا كانت المنظومة ستعمل ضمن مصنع يحوي محركات كهربائية كبيرة أو قرب محطات إرسال راديو أو تلفزيون، فيجب استخدام دارات متكاملة من عائلات ذات مناعة عالية ضد الضجيج.

    والمناعة تعني أن الدارة غير حساسة للجهود الضجيجية التي يتم توليدها وبثها بشكل غير مرغوب إلى النظام الإلكتروني، وإذا لم يكن ذلك كافيا ً فيجب استخدام أسلاك توصيل محجوبة Shielded لنقل الإشارات المنطقية.

    لا يعتبر استهلاك الطاقة مشكلة في التجهيزات التي تتغذى عبر مقوم ومنظم من منبع جهد الشبكة ولكن يجب أن تصمم الأجهزة التي تعمل على بطاريات باستخدام دارات قليلة الاستهلاك للطاقة.

    تعتبر سرعة العمل إحدى المعايير التي تضيق مجال اختيار نوع الدارة المتكاملة أو المعالج ولذلك يجب دراسة نشرات المواصفات التي تعطيها الجهات الصانعة من أجل تحقيق أفضل انتقاء للعائلة المنطقية التي تحقق المطلوب.

    يمثل عامل تحميل الخرج لبوابة منطقية أو لأداة منطقية عدد المداخل التي يمكن وصلها مع الخرج في وقت واحد, ويجب مراعاة هذا العامل بدقة للتأكد من أن الخرج للدارة لن يجبر على قيادة أو تشغيل ما يزيد عن إمكانياته من المداخل المنطقية.

    يمثل التأخير الزمني ضمن العنصر المنطقي(بوابة مثلا ً) والذي يسمى تأخير الانتشار, الوقت بين لحظة تطبيق الدخل المنطقي وظهور الخرج المنطقي الموافق. وهذا التأخير يمكن أن يسبب أحيانا ً مشاكل كالحالات العابرة غير المرغوبة أو يسبب ما يسمى glitches.


    الشكل 2 – دارة PCB



    4-1- اعتبارات تصميم دارات PCB:
    يجب الأخذ بعين الاعتبار تأثير الضجيج الالكترومغناطيسي electromagnetic interference (EMI) عند تصميم دارة PCB, حيث أن النظام الإلكتروني الذي لا يراعي اعتبارات الحماية من (EMI) أو الضجيج noise سيقود إلى منطق غير متنبأ به بين مكونات الدارة الإلكترونية بالإضافة إلى فشل حلقة قفل الطور phase-locked loop failures وبالتالي تقليل الوثوقية للدارة.

    إن المصدر الرئيسي للتشويش في الأنظمة المضمنة:
    1- منبع التغذية التقطيعي switching power supplies.
    2- تيار النمط المشترك common mode current.
    3- الجزر الأرضية الصاخبة noisy ground islands.
    4- الإشارات ذات الترددات العالية high frequency switching signals.
    5- الهزازات oscillators.
    6- حلقات قفل الطور phase-locked loop circuits.
    7- خطوط النقل الكهربائية the transmission line effect.
    8- التأثير المتبادل بين خطوط نقل الإشارة crosstalk between signals.

    • فمثلا عند اقتراب خطي إشارة يحملان تردداً عاليا, فيمكن أن ينشأ تبادل راديوي Couple بينهما. حيث أن خط النقل الذي يحمل ترددات عالية يمكن تشبيهه بهوائي يصدر أمواجا كهرمغناطيسية يؤثر على العناصر المحيطة.

    غالباً ما تستخدم مكثفات إلغاء التبادل decouple من خلال توصيلها بين خطي التغذية و الأرضي فتقوم بقصر الترددات أو فلترةالضجيج, لكنها فعالة فقط حتى ترددات معينة.
    إن الترددات العالية تمثل التحدي الأكثر صعوبة, للحد من تأثيرها على الدارة الإلكترونية. وتتطلب مرشحات متقدمة لوقف الضجيج. يعتبر التصميم الجيد الذي يراعي ممرات التيار current paths, حلقات العودة return loop بالإضافة إلى تموضع المكونات الفيزيائية بالنسبة لبعضها إلى تقليل الضجيج و الإشعاعات الراديوية.



    lr]lm td hgHk/lm hglqlkm hgHk/lm


  2. #2
    تكنولوجي جديد
    تاريخ التسجيل
    Aug 2016
    المشاركات
    5
    معدل تقييم المستوى
    0

    افتراضي رد: مقدمة في الأنظمة المضمنة

    واحدث تطورات الانظمة المدمجة هو الاردوينو والاردوينو هو جهاز كمبيوتر مفتوح المصدر hardware/software لبناء الأجهزة الرقمية والأشياء التفاعلية التي يمكن أن تشعر وتتحكم في العالم المادي من حولها. ويتكون من مايكروكنترولر Microcontroller وبعض الدوائر الاخرى المضافة، فمنها دوائر التغذية Power لتنظيم الجهد للوح الاردوينو وللدوائر المستخدمة معه والدائرة المسئولة عن اتصاله بالكومبيوتر وبرمجته وبعض المكونات الاخرى التي تضمن عمل المايكروكنترولر بشكل صحيح.

    غير ان الواح الاردوينو من سهل ربطها بالعالم الخارجي حولها، واضافة لها ملحقات متعددة لتضيف ممزات اخرى للوح الاردوينو وهذه الملحقات تسمى بالشيلد Shield ، والشيلد هي دوائر مضافة للوح الاردوينو تستخدم لوظائف بعينها وهي وفي بعض المشاريع بتصبح همزة الوصل بين لوح الاردوينو والعالم الخارجي مثل المحركات بجميع انواعها ,بلوتوث ,انترنت , موبايل, واي فاي, ج ب اس GPS حساسات مجسات.. الخ.

    وتم تصميم لوح الاردوينو مفتوح المصدر، حيث انك تستطيع الحصول على مخطط الدائرة الخاص به وتستطيع التعديل عليها وتصميم اللوح الخاص بك. وليس ذلك فقط بل قام المصنعون بتوفير السوفت وير الخاص ببرنامج الاردوينو ليمكنك من تطوير وتعديل البرنامج بالشكل الذي تراه افضل لك.

 

 

الكلمات الدلالية لهذا الموضوع

المفضلات

ضوابط المشاركة

  • لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
  • لا تستطيع الرد على المواضيع
  • لا تستطيع إرفاق ملفات
  • لا تستطيع تعديل مشاركاتك
  •  
لتوفير الجهد والوقت عليك ابحث عن ما تريد في جوجل من هنا

جميع الحقوق محفوظة لـ شبكة توب ماكس تكنولوجي

Copyright © 2007 - 2010, topmaxtech.net . Trans by topmaxtech.

المعهد غير مسئول عن أي اتفاق تجاري أو تعاوني بين الأعضاء
فعلى كل شخص تحمل مسئولية نفسه اتجاه ما يقوم به من بيع وشراء و اتفاق مع أي شخص أو جهة