Hãy nghĩ về hệ thống điện toán bạn thấy ở siêu thị hay cửa hàng tạp hóa. chúng có thể là những hệ thống máy tính nhúng. vậy máy tính nhúng là gì, và nó khác với máy tính công nghiệp truyền thống như thế nào? nó có thể làm việc trong môi trường khắc nghiệt và vẫn đáp ứng các yêu cầu về hiệu năng không? nếu bạn có câu hỏi như vậy, chúng tôi đã chuẩn bị bài báo này cho bạn.
nội dung
máy tính nhúng là gì?
các phần máy tính nhúng
các máy tính nhúng và máy tính để bàn
tại sao các máy tính nhúng được sử dụng trong các ứng dụng hệ thống nhúng?
một ví dụ về hệ thống máy tính nhúng
tóm tắt
máy tính nhúng là gì?
các thành phần của internet là một phần của máy tính nhúng
đây là một loại máy tính nhỏ được tạo ra để thực hiện một chức năng cụ thể. vì vậy, nó là một hệ thống duy nhất, một phần của một hệ thống rộng hơn. các ví dụ bao gồm các bộ điều khiển vi (mcu) và các máy tính bảng đơn (sbc). Ngoài ra, nó bao gồm tất cả các chi tiết của một máy tính để bàn tiêu dùng như CPU, GPU và RAM.
nó có giống như hệ thống nhúng không? mặc dù chúng có liên quan, nhưng chúng không có nghĩa là cùng một điều. Một chuỗi các máy tính nhúng và các thiết bị điện tử khác như các cảm biến, giao diện và phần mềm tạo nên các hệ thống nhúng.
vì vậy, máy tính nhúng là một thiết bị cốt lõi của các hệ thống nhúng. ngoài ra, mỗi người thực hiện một chức năng cụ thể khác nhau.
các phần máy tính nhúng
các bộ phận máy tính
Chip chính
nó là thành phần phần cứng cơ bản của máy tính. Thông thường, nó có thể là một đơn vị xử lý trung tâm (CPU)/ đơn vị vi xử lý (MPU) hoặc một đơn vị bộ điều khiển vi (MCU). cpu hoàn thành công việc tính toán của máy tính truyền thống. Tuy nhiên, nó sẽ cần các thành phần I/O và không gian lưu trữ bổ sung để hoạt động hiệu quả.
ngoài ra, trong một số máy tính nhúng, tất cả các bộ phận được bao gồm trong một con chip. Con chip này là MCU. do hiệu năng tương đối thấp, chúng tương đối rẻ hơn các máy tính nhúng khác. tuy nhiên, dung lượng điện tương đối thấp của chúng không ảnh hưởng đến chức năng.
lưu trữ; dự trữ
ổ cứng máy tính
Nó là một bộ nhớ không linh hoạt cho việc máy tính lưu trữ dữ liệu lập trình, dữ liệu cấu hình và thông tin được mã hóa. bộ nhớ có thể là một bộ phận bên trong hoặc bên ngoài. Các ví dụ về các thiết bị lưu trữ bao gồm các ổ đĩa cứng, các ổ đĩa đặc, các card SD và các con chip EMMC.
truy nhập vào bộ nhớ ngẫu nhiên/ bộ nhớ hệ thống
bộ nhớ máy tính
không giống như bộ nhớ không di chuyển mà chúng tôi đã trình bày ở trên, ram sử dụng bộ nhớ di chuyển. Vì vậy, mỗi khi bạn tắt máy tính, nó sẽ xóa sạch tất cả dữ liệu bên trong. Hơn nữa, RAM càng cao, hiệu năng càng nhanh.
Ngoài ra, RAM là một hệ thống lưu trữ phổ biến vì nó nhanh hơn so với thẻ SD.
cổng nhập/ xuất
hầu hết các máy tính nhúng đều có các cổng này. chúng rất quan trọng để kết nối với công nghệ truyền thống, cảm biến và các thiết bị khác. các cổng nhập/ xuất chung bao gồm:
Cổng Ethernet
Cổng kiểu USB
cổng com nối tiếp
các cổng âm thanh (lập/ xuất)
Cổng đầu vào/ đầu ra chung (GPIO)
Cổng DVI
Cổng HDMI
các bộ gia tốc hiệu năng
Hình minh họa bộ xử lý đồ họa 3D
Chúng là các bộ phận bổ sung quan trọng để nâng cao hiệu suất công việc của bạn. các bộ gia tốc hiệu suất bao gồm:
các ô xử lý đồ họa
Mảng cửa lập trình trực tiếp/ FPGA,
đơn vị xử lý hình ảnh/ vpu.
chức năng làm mát
giống như các hệ thống điện toán khác, máy tính nhúng cũng cần một chút làm mát. điều này rất quan trọng để ngăn chặn nhiệt độ cực đoan. vì vậy, hầu hết chúng đều có bộ tản nhiệt để làm mát. thêm vào đó, làm mát làm tăng hiệu quả năng lượng của máy tính.
các máy tính nhúng và máy tính để bàn
máy tính nhúng khác với máy tính truyền thống.
sự khác biệt cơ bản giữa hai là mục đích và thiết kế. Ví dụ, những bộ phận này nằm trên một bảng mạch in (PCB) đơn hoặc trên bo mạch chủ của một máy tính nhúng. ngoài ra, các nhà sản xuất đã kết hợp các cấu phần trên một pcb. Do đó, bạn không thể nâng cấp hoặc mở rộng một máy tính nhúng.
hơn nữa, các máy tính nhúng tương đối nhỏ hơn các máy tính cá nhân truyền thống. cuối cùng, các máy tính nhúng có ít năng lượng hơn so với các máy tính công nghiệp khác. Mặt khác, một máy tính thông thường sử dụng một bo mạch chủ kế thừa nhưng nhà sản xuất không hàn các bộ phận này. Do vậy, các bộ phận có thể được thay thế.
tuy nhiên, cả hai đều có cùng một thành phần, bởi vì về cơ bản, chúng đều là máy tính.
tại sao các máy tính nhúng được sử dụng trong các ứng dụng hệ thống nhúng?
phòng điều khiển nhà máy với máy tính
bạn có thể hỏi tại sao bạn không sử dụng một máy tính cá nhân thông thường trong một hệ thống máy tính nhúng thay vì một máy tính nhúng. có rất nhiều lợi ích làm cho chúng phù hợp hơn với sản xuất và công nghiệp quốc phòng. Chúng bao gồm như sau:
Độ bền và độ tin cậy cao
một máy tính có thể hoạt động 24 giờ trong môi trường công nghiệp. máy tính nhúng đáp ứng điều kiện này. ngoài ra, chúng có thể duy trì độ tin cậy trong một thời gian dài, ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt. trong đó có khả năng làm việc ngay cả trong điều kiện môi trường khó khăn như thời tiết khắc nghiệt.
Hơn nữa, hầu hết các máy tính nhúng có thể chịu được áp lực cao của nước, bụi và nhiệt độ. Ngoài ra, chúng cũng có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-30 ° C đến 70 ° C).
hiệu quả năng lượng
làm việc 24/ 7 trong môi trường công nghiệp đòi hỏi một máy tính hiệu quả năng lượng cao. vì vậy, hầu hết các máy tính nhúng trong xe đều tiết kiệm năng lượng. chúng tiêu thụ điện năng tương đối thấp và có phần mềm chuyên dụng nhẹ. những yếu tố này rất quan trọng cho việc sử dụng năng lượng thấp.
Do vậy, các máy tính nhúng có thể tiết kiệm năng lượng hơn so với các máy tính chung.
Tính linh hoạt với kích cỡ nhỏ
các thiết bị việc thiết kế mini bo mạch chủ với máy tính cá nhân
hầu hết các bo mạch chủ nhỏ như mini-itx. Hầu hết các thiết bị này đều có thiết kế vỏ sáng tạo độc đáo và tính năng làm mát tích hợp để sử dụng không gian nhỏ hơn. Do vậy, chúng mang tính linh hoạt và phù hợp với các môi trường với không gian ngoài trời hạn chế và các môi trường xa xôi.
Độ nhập-out phong phú
thông thường, các tổ chức cần kết nối các công nghệ cũ và mới. Vì vậy, việc có các cổng I/O khác nhau là rất quan trọng, đặc biệt là cho các quá trình tự động hóa công nghiệp. Ví dụ, bạn có thể muốn kết nối với một bộ phận phụ, như các bộ điều khiển logic có thể được lập trình.
trong phần lớn các hệ thống máy tính chung, không có các cổng mới có sẵn cho công nghệ mới. tuy nhiên, các máy tính nhúng có rất nhiều i/ o để thúc đẩy các ứng dụng này.
các kiểu máy tính nhúng
bộ vi điều khiển
các khái niệm về dữ liệu học máy.
đây là một thiết bị mạch tích hợp có thể điều khiển phần còn lại của hệ thống điện tử. các thành phần quan trọng bao gồm bộ nhớ, mcu và các thiết bị ngoại vi khác. ngoài ra, mcu là con chip duy nhất trong toàn bộ hệ thống vi điều khiển.
Hơn nữa, chúng có kích thước nhỏ nhất so với các thiết bị máy tính nhúng khác. chúng rất hữu ích trong việc thu thập dữ liệu thời gian thực vì chúng đáng tin cậy và kiên trì. Ngoài ra, họ có một đặc điểm là TinyML. vì vậy chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ học máy. Ví dụ như: Seeduino Lotus.
máy tính bảng đơn
tất cả các thành phần của chiếc máy tính này đều nằm trên một bảng mạch. Ngoài ra, bạn có thể dễ dàng kết nối thiết bị này với các thiết bị lưu trữ khác vì nó có nhiều cổng. ngoài ra, các máy tính tự động này có chức năng hệ thống trên chip (soc). vì vậy, tất cả các bộ phận máy tính/ hệ thống điện tử đều nằm trên một con chip.
những lợi ích chính của chúng bao gồm chi phí thấp và sử dụng rộng rãi. Odyssey x86 là một chiếc máy tính bảng đơn.
các cổng thông tin internet
Chúng cho phép các cảm biến IoT đóng vai trò trong việc truyền dữ liệu từ hiện trường đến đám mây. vì vậy, chúng rất hữu ích trong các hệ thống giám sát dựa trên đám mây tiên tiến. đầu tiên, chúng giúp cho giao tiếp không dây, và chúng bền và chịu được những điều kiện khắc nghiệt. cổng thông tin sensecap là một ví dụ.
máy tính bảng
Bên cạnh các thành phần khác, nó cũng có bàn phím, màn hình hiển thị tích hợp và màn hình cảm ứng tất cả. ngoài ra, máy tính chủ yếu là để thúc đẩy sự tiếp xúc giữa con người hiệu quả thông qua màn hình mạnh mẽ của nó.
thiết bị cuối là một trong những máy tính bảng công nghiệp phổ biến.
Máy tính công nghiệp bền vững
đây là một máy tính nhúng theo tiêu chuẩn công nghiệp. Ngoài ra, nó có thiết kế kỹ thuật phức tạp và vững chắc, có thể chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt. các cổng thông tin mà chúng tôi đã đề cập trước đây là một ví dụ.
một ví dụ về hệ thống máy tính nhúng
hầu hết các thiết bị thông minh hiện đại đều có hệ thống nhúng. các ví dụ về các hệ thống này bao gồm:
hệ thống sưởi trung tâm
nhiệt độ là một ví dụ về hệ thống máy tính nhúng
chúng là những thứ cần thiết để sưởi ấm nhà cửa và văn phòng. phần chính của những hệ thống này là bộ điều chỉnh nhiệt độ.
hệ thống gps
đây là một hệ thống dẫn đường đồng bộ hóa dữ liệu thời gian, vị trí và tốc độ. Do đó, máy thu dữ liệu có một hệ thống nhúng tích hợp, mục đích chính của nó là giải mã thông tin GPS. bạn sẽ tìm thấy GPS trên điện thoại di động và xe hơi.
thiết bị theo dõi thể dục
một người phụ nữ với một thiết bị theo dõi thể dục
họ sử dụng hệ thống nhúng để theo dõi nhịp tim, khoảng cách và nhiệt độ cơ thể.
các hệ thống máy tính nhúng khác bao gồm:
hệ thống xe hơi
máy giặt
hầu hết các thiết bị y tế điện tử, như hình ảnh y học
những con robot nhà máy và những chiếc tủ thông tin tương tác
máy ATM
giao thông công cộng và hệ thống thu phí
tóm tắt
Tóm lại, các máy tính nhúng là các thiết bị điện tử thực hiện các chức năng cụ thể. ngoài ra, các máy tính nhúng còn tốt hơn các máy tính truyền thống về hiệu quả. Cuối cùng, các máy tính nhúng là một phần then chốt của các hệ thống nhúng thông thường như ATM. bây giờ bạn đã có tất cả thông tin cơ bản về hệ thống nhúng. nếu bạn có thắc mắc, xin liên hệ với chúng tôi.