I sistemi embedded e l’industria elettronica
Cosa si intende per sistema embedded?
Un sistema embedded è un piccolo computer basato su microprocessore, risultato di una combinazione di componenti hardware e software. È progettato per comunicare con un dispositivo esterno e adempiere quindi a una funzione molto circoscritta. Si tratta di un computer che non funziona mai come un sistema indipendente, ma solo in quanto parte di un dispositivo meccanico o elettronico completo; pertanto, parliamo di un sistema “incorporato” o “incapsulato” posto all’interno di una architettura più complessa, come macchine industriali e prodotti elettronici di consumo, ma anche veicoli e apparecchiature di varie tipologie e applicazioni (incluse agricole, mediche, ecc.).
A prescindere dall’ architettura di cui fa parte, la caratteristica principale di ogni sistema embedded consiste nella sua profonda verticalizzazione su una distinta funzione, per la quale il software che contiene è poi specificatamente programmato. L’obiettivo prefissato viene sempre portato a termine grazie a un circuito integrato che elabora l’eseguimento delle operazioni in tempo reale.
Come è strutturato un sistema embedded?
Un sistema embedded è costituito da un circuito di elaborazione abbinato a componenti di interfaccia. Può essere privo di un’interfaccia utente (UI), quando, ad esempio, è progettato per eseguire una singola funzione, o presentare complesse interfacce utente grafiche (GUI), specialmente nel caso dei dispositivi mobili. Le interfacce utente spesso includono anche parti di elettronica come pulsanti, LED e sistemi di rilevamento touchscreen.
Le istruzioni di programmazione, denominate firmware, vengono archiviate in una memoria di sola lettura o in chip di memoria flash. La connessione con i dispositivi esterni avviene attraverso specifiche periferiche.
Quali sono le tradizionali applicazioni di un sistema embedded?
I sistemi embedded vengono utilizzati in un’ampia gamma di settori e casi applicativi:
● Automotive: le auto moderne sono comunemente costituite da molti sistemi incorporati, progettati per eseguire operazioni di diversa natura all’interno del veicolo. Alcuni di questi sistemi eseguono funzioni di base, mentre altri forniscono funzioni di intrattenimento o orientate esclusivamente all’esperienza dell’utente.
● Smartphone: i dispositivi mobile moderni sono costituiti di molti sistemi embedded, inclusi software e hardware GUI, sistemi operativi (OS), fotocamere, microfoni e moduli di ingresso-uscita USB.
● Macchine industriali: i complessi industriali si avvalgono di sistemi embedded quali alcune tipologie di sensori. Le macchine industriali hanno spesso sistemi di automazione incorporati che svolgono funzioni di monitoraggio e controllo specifiche.
● Attrezzature mediche: spesso ospitano sistemi embedded come sensori e meccanismi di controllo. Al fine di garantire usabilità e quindi sicurezza, i sistemi embedded incorporati in queste macchine includono un sistema operativo e una GUI solitamente più complessi, adatti a un target di utenti con conoscenze tecniche.
Come si incontrano i sistemi embedded con l’elettronica?
I sistemi embedded acquisiscono un’importanza centrale per il settore dell’elettronica in quanto di anno in anno aumentano di complessità e necessitano di nuovi moduli di compatibilità e integrazione verso un crescente numero di macchine e dispositivi. L’espansione su nuove aree applicative si consolida solo mediante la messa a punto di costituenti hard, mentre la componente hardware necessita di sempre più sofisticati impianti LED, connettori e circuiti di protezione. È fondamentale infatti ricordare che il loro scopo dipende strettamente dal processo di connessione fra il computer e l’architettura complessa, nonché quello di interfaccia fra il software e l’utente che lo manovra per il completamento delle operazioni.
