1. مقدمة في الأنظمة المدمجة

2017-09-27

---

2. تنصيب البرامج اللازمة

---

من الممكن إعتبار الأنظمة المدمجة بأنها جميع أنظمة الحاسب الآلي ماعدا تلك المصنوعة للإستخدامات العامة والمتعددة general purpose كأجهزة الحاسب المنزلي وأجهزة اللابتوب حيث أنها تؤدي مهمة محددة specific purpose تم تطويرها من أجلها ولا يمكن، أو يصعب، تغييرها بعد ذلك. وعادة ما تكون هذه الأنظمة مدمجة أو متضمنة في نظام ميكانيكي أو كهربائي أكبر ومتحكمة به. ويستفاد من هذه الأنظمة في الكثير من الصناعات والإلكترونيات والتي تشمل، وليست حصراً عليها فقط، الأجهزة الطبية، الأجهزة المنزلية، الألعاب، أنظمة الاتصالات، السيارات … الخ.

خصائص الأنظمة المدمجة

لهذه الأنظمة عدة خصائص نذكر منها:

• مصممة لتنفيذ مهمة معينة وغرض واحد ويتم تنفيذ برنامجها بشكل مستمر ومتكرر
• مصممة للإستهلاك القليل للطاقة
• مصممة للتعامل مع البيئة المحيطة حيث تحتوي على حساسات sensors لتلمس ما يحدث من حولها وقياس بعض الخصائص في البيئة المحيطة، و محركات actuators للتنفيذ والتأثير على ما حولها بناءاً على هذه المعطيات
• لا يوجد لها في العادة واجهة للتعامل المباشر مع المستخدم وفي حالة وجودها فإنها تكون مبسطة للغاية

المتحكمات Microcontrollers

أحد مكونات هذه الأنظمة هو المتحكم microcontroller والذي يعتبر نظام حاسب آلي مصغر ويتكون من الأجزاء التالية:

• المعالج CPU
• الذاكرة العشوائية RAM والمستخدمة لحفظ البيانات المؤقته volatile بمعنى انها تُمسح إن أعدنا تشغيل النظام
• ذاكرة القراءة أو التخزين ROM والتي تستخدم لحفظ البرنامج والبيانات الثابتة constant data. وهذه الذاكرة non-volatile بمعنى انها تبقى حتى وإن لم تتوفر الطاقة للنظام
• طرفيات للمدخلات والخرجات I/O peripherals
• اتساع ذاكرة الوصول السريع registers، فهناك أنواع مثل 8bit، 16bit، 32bit، 64bit … وهي تعني أن الذاكرة تحتمل حجم بيانات بهذه السعة، وإجمالاً، فإنه كلما زادت السعة زاد حجم البيانت التي يمكن التعامل معها في نفس المدة.
• المنافذ التسلسلية Serial ports
• المؤقت Timer
• سرعة الساعة Clock speed، وبشكل عام، كلما زادت سرعة الساعة كلما أمكن تنفيذ أوامر أكثر في مدة أقل
• المحول التماثلي الرقمي Analog to Digital Converter - ADC
• المحول الرقمي التماثلي Digital to Analog Converter - DAC

وسأقوم بشرح هذه الأجزاء بالتفصيل في مقالات قادمة بإذن الله

إختيار المتحكم المناسب لهذا الكورس

الخاصية الأولى التي ينبغي النظر اليها عند إختيار المتحكم هو إختيار الهيكلة instruction set architecture (ISA) المناسبة. أمثلة عليها تشمل 8051، PIC، AVR، MSP430 و ARM Cortex M. وقد تم إختيار الهيكلة الأخيرة حيث أنها تعتبر الأكثر إنتشاراً خاصة تلك من نوع الـ 32bit. وبعد حصرها على الهيكلة المناسبة ننظر الى ما يلي:

• سرعة المعالج
• حجم الذاكرة العشوائية RAM وذاكرة القراءة أو التخزين ROM
• أنواع الـ IO Pins المتوفره في المتحكم، وأذكر منها I2C، UART، SPI، GPIO و USB
• كمية الطاقة التي يستهلكها المتحكم

بنائاً على هذه المعطيات سيتضح لنا فيما بعد بإذن الله أن TM4C123 Tiva LaunchPad مناسبة جداً وتحقق أهم الإشتراطات

شراء المتحكم

يمكن شراء المتحكم من عدة مصادر، ومنها:

• Texas Instruments
• Newark
• Farnell

ملاحظة: هذه المقالة تحت التحديث المستمر،، وملاحظاتكم وإقتراحاتكم ستساعد بإذن الله في إخراجها بالصورة التي كتبت من أجلها وهي تمهيد الطريق أمامكم لتعلم برمجة الأنظمة المدمجة

---

2. تنصيب البرامج اللازمة

---