Донбаська державна
машинобудівна академія

В останні роки спостерігається поступовий перехід до інформаційного суспільства, в рамках якого активно розвиваються вбудовані обчислювальні системи, які роблять наше життя більш комфортним і насиченим.

Ми вже звикли до «розумних» пральних машин, пилососів, які самі визначають параметри своєї роботи в залежності від ситуації. При цьому дані про навколишнє середовище вони отримують від власних датчиків. Таким чином, «розумні» речі мають свою власну вбудовану систему управління, здатну до аналізу зовнішніх чинників, що надходять з навколишнього середовища. Об'єднання таких систем в мережу здатне перебудувати економічні та суспільні процеси, що виключають участь людини з частини дій і операцій.

Raspberry Pi - маленький і доступний комп'ютер, який можна використовувати, щоб навчитися програмуванню за допомогою захоплюючих практичних проектів. Підключається до персонального комп'ютера і мережі Інтернет.

Яскравим прикладом є швидкий розвиток мобільного зв'язку, в основі якого лежить вбудована комп'ютерна система. У сучасному автомобілі бізнес-класу встановлено до 70 різних електронних блоків управління.

Cyclone-V GX-FPGA-development-board - це комплект програмованої на мові С логічної матриці FPGA, який має всі необхідні периферійні пристрої, логічні елементи і т. д.

Розумні речі, оснащені вбудованими системами управління, здатні, наприклад, перетворити звичайний будинок в обчислювальну мережу з взаємопов'язаними електронними пристроями, звану розумним будинком. Такий будинок може виконувати підтримку постійної температури в кімнатах, автоматично включати і вимикати освітлення в залежності від часу доби і присутності в ньому людини, замовляти необхідні продукти через Інтернет при їх нестачі в холодильнику і багато іншого.

Таким чином, вмонтовані системи (embedded systems) - це спеціалізована комп'ютерні системи управління, вбудовані безпосередньо в пристрій (розумну річ), якими вони керують. Тобто пристрій будується на базі вбудованого комп'ютера, який в той же час не сприймається користувачем пристрою як комп'ютер (так як не має звичайного монітора і клавіатури, що не відображає звичного інтерфейсу операційної системи і т. п.).

Arduino Mega - це пристрій на основі мікроконтролера ATmegа. У його склад входить все необхідне для зручної роботи з мікро контролером. Для початку роботи досить просто подати живлення від батарейки або підключити пристрій до комп'ютера за допомогою USB-кабелю.

Сьогодні це перспективний і цікавий напрямок для студентів факультету автоматизації машинобудування та інформаційних технологій (ФАМІТ), воно найбільш популярно, активно розвивається і затребуване суспільством. Разом з тим, на кафедрах ФАМІТ вбудовані системи використовуються для різних цілей.

На кафедрі ЕСА вбудовані системи застосовуються для управління мікропривід, а також в системах діагностування електроприводів. Завдяки своїй компактності, такі системи легко монтуються безпосередньо на об'єкті: двигуні або силовому перетворювачі, крім того, вони застосовуються для віддаленого збору інформації з численних датчиків і її первинної обробки з метою передачі в систему управління верхнього технологічного рівня.

На кафедрі АВП більше уваги приділяється використанню вбудованих систем для автоматизації різних технічних об'єктів. Роботи, встановлені в лабораторіях, управляються невеликими однокристальними комп'ютерами, які теж відносяться до вбудованих систем.

На кафедрі КІТ, поряд з вивченням і освоєнням систем програмування для персональних комп'ютерів і розробки програмних продуктів для Інтернет, вивчаються і вбудовані системи. Зокрема, вивчається і розробляється програмне забезпечення для мобільних телефонів, які сьогодні оснащені потужними процесорами, забезпечені датчиками, мають великий обсяг оперативної пам'яті для виконання обчислень.

В рамках міжнародної освітньої програми TEMPUS «DESIRE» отримано ряд електронних компонентів для створення і програмування вбудованих систем (60 елементів, включаючи мікропроцесорну техніку, плати розширення і зв'язку блоків, дисплеї та ін.). Отримане обладнання являє собою електронний конструктор, з деталей якого можна створювати різні керуючі комп'ютерні системи з різними датчиками, сенсорними пристроями введення інформації, власними екранами для виведення даних, причому ці пристрої можуть підключатися до Інтернету і звичайним комп'ютерам.

Для створення таких пристроїв ще недавно потрібно було мати навички конструювання і пайки складних електронних схем, використання складних електронних приладів - мультиметрів, осцилографів, программаторов і т. п., А також відмінні знання і багаторічний досвід роботи в області аналогової і цифрової електронної техніки. Тепер же, з використанням сучасних досягнень по мініатюризації електронних компонентів, технологій енергонезалежної пам'яті, стандартизації протоколів обміну сигналами, будь-яку складну автоматизовану систему (систему відеоспостереження, збору показників датчиків температури та ін., управління роботом або квадрокоптером і т. д.) може швидко створити з готових блоків навіть початківець (школяр, студент, просто любитель техніки) .

Проект керованої через Інтернет машинки, виконаний студентами на базі Arduino Uno. Для зв'язку з комп'ютером використаний радіомодуль. Ультразвукові датчики дозволяють контролювати відстань до перешкоди і не допускають зіткнення при помилках в управлінні.

Крім того, програмування таких пристроїв не вимагає знання низькорівневих мов (наприклад, Ассемблера), а дозволяє легко запрограмувати будь-який складний алгоритм управління або обробки сигналів за рахунок використання бібліотек функцій або вбудованої операційної системи. Таким чином, сучасні комплекти мікропроцесорних засобів для вбудованих систем (Embedded System) дозволяють швидко розробити прототип складної системи. Таку систему потім можна мініатюризувати за допомогою потужних програмних комплексів. Для цього на ФАМІТ є ліцензійні програмні системи Altium Designer і PTC Creo. Потім можна замовити виготовлення на спеціалізованому підприємстві - і ваш стартап-проект готовий до тиражування і розповсюдження!

ППриходьте до нас вчитися - ми навчимо створювати розумні будинки і речі!