ตั้งโปรแกรมเครื่องจักรประจำวันได้อย่างไร?

มีการตั้งโปรแกรมเครื่องจักรในชีวิตประจำวัน (ไม่มากคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์มือถือเป็นเครื่องใช้นาฬิกาดิจิตอล ฯลฯ ) เป็นอย่างไร โค้ดประเภทใดที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมของเครื่องจำหน่าย Coca-Cola เครื่องชงกาแฟของฉันยอมรับเวลาที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าอย่างไรและเริ่มต้มกาแฟชั่วโมงต่อมาเมื่อถึงเวลานั้น

เครื่องประเภทนี้มีระบบปฏิบัติการอยู่ภายในหรือไม่หรือเป็นสิ่งที่พื้นฐานกว่านี้หรือไม่ พวกเขาเขียนใน Assembly, C หรือภาษาอื่น ๆ บ้างไหม?

และฉันต้องการค้นหาทรัพยากรบางอย่างที่แสดงรายการระบบปฏิบัติการเหล่านี้หรือระบบโค้ดพื้นฐานอาจเป็นไปได้ว่ามีซอร์สโค้ดถ้าเป็นไปได้ ถ้าใครรู้เกี่ยวกับทรัพยากรเช่นนั้น (การค้นหาไม่ได้ผลอะไรเลยสำหรับฉัน) นั่นจะยอดเยี่ยมมาก

สิ่งที่คุณกำลังพูดถึงส่วนใหญ่เป็นระบบแบบฝังที่ C เป็นความหรูหรามักจะไม่พร้อมใช้งาน พวกเขาไม่มีซอฟต์แวร์ในความหมายดั้งเดิม เวลาส่วนใหญ่ซอฟต์แวร์เขียนใน C, การประกอบหรือแม้กระทั่งรหัสเครื่อง C และ ASM ต้องการให้คอมไพเลอร์เขียนเพื่อใช้สำหรับแพลตฟอร์มนั้น รหัสเครื่องเขียนเป็นคอมไพเลอร์ w / oa แบบไบนารี

หม้อกาแฟของคุณและระบบที่ง่ายที่สุดเช่นนั้นไม่มีระบบปฏิบัติการ พวกเขาเพียงแค่โหลดจากที่อยู่เริ่มต้นในหน่วยความจำและคุณใส่รหัสของคุณที่นั่น บ่อยครั้งที่ระบบเหล่านี้มี "รหัส" ที่เขียนลงใน EEPROMS ซึ่งทำหน้าที่เป็นฮาร์ดไดรฟ์ของระบบ ไขรหัสหลังจากการเผาไหม้ proms ทิ้งชิปไป reburn code บนชิปแล้วเริ่มใหม่ มีชิป FPGA รุ่นใหม่ที่อุปกรณ์ปลายสูงกว่าใช้เพื่อทำการทดสอบการปรับใช้และอื่น ๆ ได้ง่ายขึ้น แต่ก็เหมือนกัน

เครื่อง Coca-cola เราเตอร์ ฯลฯ มักใช้ระบบปฏิบัติการเรียลไทม์เช่น QNX, EMBOS หรือ RTlinux บางครั้งหากคุณโชคดี สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นระบบปฏิบัติการที่เป็นกรรมสิทธิ์ของคุณและคุณมีเงินจำนวนมาก แต่พวกเขามีคอมไพเลอร์ C, ไดรเวอร์ที่ทำงานกับฮาร์ดแวร์และอื่น ๆ

http://www.qnx.com/

http://www.segger.com/cms/embos.html

http://www.microsoft.com/windowsembedded/en-us/campaigns/compact7/default.aspx?WT.srch=1&WT.mc_ID=SEARCH

RTLinux

พวกเขาใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์8051เป็นรุ่นคลาสสิค เหล่านี้คือแกน 8 บิตหรือ 16 บิตพวกเขาไม่ค่อยมีระบบปฏิบัติการ โปรแกรมเมอร์เขียนโค้ดเพื่อเริ่มต้นอุปกรณ์ต่อพ่วงออนบอร์ดและใช้ตัวจัดการขัดจังหวะ ภาษาที่ใช้คือแอสเซมบลีและ C. งานการดีบักที่ยากต้องใช้ตัวจำลองในวงจร

มีห้องพักเพิ่มขึ้นมากมายด้วยแกนฝังแบบ 32 บิต (ARM คือลิงกอริลลา 100 ปอนด์) ที่ใช้บู๊ตรุ่น Linux และ / หรือ Java JVM

สิ่งเหล่านี้เป็นระบบฝังตัวและจะถูกโปรแกรมโดยใช้ภาษาระดับต่ำมากเช่น C หรือแอสเซมบลี โดยทั่วไประบบดังกล่าวจะทำงานโดยไม่มีระบบปฏิบัติการแม้ว่าจะมี "เครื่องทุกวัน" ที่ใหม่กว่าเช่นเครื่องเล่นบลูเรย์ดีวีดีและเราเตอร์ไร้สายบางรุ่นที่เรียกใช้รหัสของพวกเขาที่ด้านบนของระบบปฏิบัติการยูนิกซ์

ตามแนวของสิ่งที่คนอื่นพูดระบบฝังตัวที่ทันสมัยหลายแห่งก็มีหน้าต่างด้วยเช่นกัน ขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชั่น นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มว่าจะมีช่องว่างจำนวนมากในการรันบนแพลตฟอร์มที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นด้วยระบบปฏิบัติการเพื่อจัดการเคสเช่นเครื่องเล่นบลูเรย์ที่ต้องใช้จาวาและอินสแตนซ์อื่น ๆ ที่ผู้ใช้ต้องการฟังก์ชั่นเพิ่มเติม

ลองนึกถึงโปรเซสเซอร์ในเดสก์ท็อปของคุณ สิ่งที่มันทำก็คือรันคำสั่งเครื่องและโดยตัวมันเองไม่ได้กังวลเกี่ยวกับ "ระบบปฏิบัติการ" หรือ "โปรแกรม"

คุณเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ตัวประมวลผลจะชี้ไปที่คำสั่งแรกและจะเริ่มดำเนินการ

บนเดสก์ท็อปของคุณจะเริ่มดำเนินการ "ระบบปฏิบัติการ" แต่ไม่มีเหตุผลใดที่คุณไม่สามารถให้โปรเซสเซอร์ดำเนินการชุดคำสั่งที่คุณเลือกได้ (สิ่งนี้อาจไม่มีประโยชน์มากนักเนื่องจากคุณยังต้องการแสดงผลลัพธ์ไปยังหน้าจอและฟังก์ชันการทำงานนั้นอยู่ในระบบปฏิบัติการ) ในเวลาเดียวกันหากคำสั่งเครื่องของคุณประกอบด้วย opcodes ที่ถูกต้องเพื่อให้ตัวประมวลผลออก ลำดับสัญญาณที่ถูกต้องในการวาดภาพบนหน้าจอทุกอย่างดีขึ้น ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบปฏิบัติการ

เดสก์ท็อปทำสิ่งต่างๆมากมายซึ่งโดยทั่วไปเราต้องการให้นามธรรมของระบบปฏิบัติการ แต่ที่แกนกลางตัวประมวลผลทั้งหมดทำหน้าที่ประมวลผลคำสั่ง

เช่นเดียวกับโปรเซสเซอร์ในเครื่องโค้กและเครื่องชงกาแฟ สิ่งที่มันทำคือรันคำสั่ง

การเขียนคำแนะนำเครื่องแบบทีละบิตเป็นเรื่องที่น่าเบื่อ ดังนั้นเช่นเดียวกับเดสก์ท็อปเรามักจะเขียนรหัสใน C ซึ่งจะถูกรวบรวมเป็นรหัสเครื่อง รหัสเครื่องนั้นจะถูกโหลดลงในตัวประมวลผลแบบฝังและเรียกใช้

ระบบสมองกลฝังตัวทำน้อยมากจนไม่ต้องการระบบปฏิบัติการเต็มรูปแบบ ไมโครคอนโทรลเลอร์อาจมี 8 หรือ 16 พินบนชิปเมื่อเทียบกับคะแนนพินในซ็อกเก็ตซีพียูปกติของคุณ

ดังนั้นเวิร์กโฟลว์จึงเขียนโค้ด (เช่นใน C) รวบรวมไว้ในเครื่องเดสก์ท็อปของคุณ คอมไพเลอร์นั้นสร้างรหัสเครื่องสำหรับชิปฝังตัว จากนั้นโหลดรหัสนั้นลงบนไมโครโปรเซสเซอร์ (และคุณต้องการฮาร์ดแวร์พิเศษในการทำเช่นนี้) จากนั้นคุณจ่ายพลังงานให้กับชิปและเริ่มดำเนินการตามคำแนะนำ ! ง่าย

อุปกรณ์จำนวนมากที่ทำหน้าที่เฉพาะไม่มีรหัส "ใด ๆ " พวกเขาทำหน้าที่ของพวกเขาผ่านคุณสมบัติของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ระบบขั้นสูงที่สามารถใช้งานฟังก์ชั่นต่าง ๆ ได้หลากหลายหรือต้องการอัพเกรดได้อย่างง่ายดายจะมีไมโครคอนโทรลเลอร์และ "ระบบปฏิบัติการ" เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ยังคงมีข้อ จำกัด ในการใช้งานระบบปฏิบัติการจึงง่ายและออกแบบมาเป็นพิเศษ รับขั้นสูงยิ่งขึ้นอุปกรณ์จะมีสิ่งที่คล้ายกับคอมพิวเตอร์ มันจะมีระบบปฏิบัติการที่ซับซ้อนกว่าซึ่งสามารถสื่อสารกับส่วนต่าง ๆ ของระบบได้ ในที่สุดคุณจะเข้าถึงอุปกรณ์เช่นสมาร์ทโฟนซึ่งมีระบบปฏิบัติการเต็มรูปแบบซึ่งสามารถเรียกใช้รหัสระดับผู้ใช้และมีการป้อนข้อมูลของผู้ใช้มากกว่าอุปกรณ์ที่ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม แม้แต่โปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยก็เป็นวงจรไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่มาก ทุกคำสั่งที่ซีพียูรู้จักจะทำให้วงจรที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้ในการทำหน้าที่นั้น

นี่คือหน้า Wikipedia บางหน้าที่คุณอาจสนใจ:

http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuits
http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki / Computer_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller

นั่นเป็นคำถามที่กว้างมากและขึ้นอยู่กับเครื่องเป็นอย่างมาก ฉันสามารถเดาได้ว่าส่วนใหญ่ของเครื่องจำหน่ายเหล่านี้ถูกควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ (8051, PIC, ARM7, เพื่อตั้งชื่อที่ใช้มากที่สุด) และไม่ค่อยมีระบบปฏิบัติการและถ้ามีก็จะเป็น RTOS บางชนิดเช่นFreeRTOS

เครื่องจักรที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นเครื่องเล่น DVD / BluRay หรือโทรศัพท์มือถือที่ทำงานบนแพลตฟอร์ม sofisticated เช่นOMAP4 โดยปกติแล้วระบบปฏิบัติการ Unix จะทำงานกับมัน

ไมโครคอนโทรลเลอร์ระดับล่างสุดที่พบในเครื่องใช้ในชีวิตประจำวันโดยทั่วไปจะไม่เรียกใช้ระบบปฏิบัติการ พวกเขาได้รับการคัดเลือกสำหรับค่าใช้จ่ายต่ำและปัจจัยหลักที่ทำให้ราคาคือจำนวนพินบนชิป (จากโหลไปจนถึงสองร้อย) และปริมาณหน่วยความจำภายใน (จากสองสามกิโลไบต์ไปจนถึงเมกะไบต์เมกะไบต์จากไม่กี่ ไบต์ถึงหนึ่งร้อยกิโลไบต์ RAM)

เมื่อคุณสมบัติคืบคลานไปใช้เวทย์มนตร์มันเกิดขึ้นที่ไมโครเวฟอาจต้องทำงานหลายอย่าง ในกรณีนี้โปรแกรมเมอร์จำหลักสูตรระบบปฏิบัติการและใช้การส่งข้อความการกำหนดตารางงาน I / O อะซิงโครนัสตามความจำเป็น!

แน่นอนว่าเพื่อความรวดเร็วความเรียบง่ายขนาดโค้ดและอื่น ๆ คุณลักษณะต่างๆมักจะทำในลักษณะพื้นฐาน บ่อยครั้งที่มันขึ้นอยู่กับวิธีที่คุณวิเคราะห์โปรแกรมเพื่อค้นหาฟังก์ชันการทำงานของระบบปฏิบัติการทั่วไปภายในโค้ดเฉพาะงาน แต่มันเป็นทางยาวจากตัวกำหนดเวลางานที่มีการกำหนดรหัสแบบยากไปจนถึงระบบปฏิบัติการและเมื่อคุณมีเพียงไม่กี่กิโลไบต์สำหรับการทำงานกับระบบปฏิบัติการที่ไม่ได้อยู่ในชั้นวางนั้นไม่ใช่วิธีแก้ปัญหา

ดู DigiKey เว็บไซต์เลือกชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยอดนิยมเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับ MCU ระดับต่ำ นี่คือข้อมูลของพวกเขาเกี่ยวกับ MCU ราคาถูกมากพร้อมตัวควบคุม LCD เช่นอาจพบได้ในเครื่องชงกาแฟ ง่ายพอที่จะรับคู่มือการเขียนโปรแกรมและทุกสิ่ง

งานของระบบปฏิบัติการคือการให้การเข้าถึงทรัพยากรร่วมกัน - เวลาประมวลผล CPU, RAM, I / O ฯลฯ ระบบฝังตัวที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ง่ายที่สุดส่วนใหญ่มีเพียงหนึ่งโปรแกรมที่ทำงานในเวลาเดียวและพวกเขาเข้าถึง (และจัดการ) ทรัพยากรเหล่านี้ด้วยตนเอง ดังนั้นพวกเขาไม่ต้องการระบบปฏิบัติการ

โดยทั่วไปแล้วระบบสมองกลฝังตัวจะตั้งโปรแกรมไว้ใน C และบางครั้งก็อยู่ในชุดประกอบสำหรับการจับเวลาที่มากที่สุดหรือการเพิ่มประสิทธิภาพหน่วยความจำ คอมไพเลอร์แบบฝังตัวบางตัวอนุญาตให้คุณกระจายแอสเซมบลีภายในภาษาระดับสูงกว่า

ฉันเพิ่งเจอเครื่องขายบุหรี่ที่ใช้ Ubuntu (เครื่องกำลังรีบูตดังนั้นฉันจึงเห็นโลโก้)

ดูนิตยสาร Embedded SystemsและCircuit Cellar

หากคุณกำลังค้นหาข้อมูลทั่วไปลองค้นหาสิ่งต่าง ๆ เช่น "ระบบฝังตัว", "soc" (ระบบบนชิป) ฉันจะบอกว่าส่วนใหญ่ของอุปกรณ์ประเภทนี้ทำงานในภาษาระดับต่ำเช่น C

ความจริงแล้วสนุก: Java เดิมทีคิดว่าเป็นวิธีการเขียนโปรแกรมระบบฝังตัว: http://en.wikipedia.org/wiki/Oak_(programming_language )

ซุ้มส่วนใหญ่รีจิสเตอร์หน้าจอขับผ่านและแม้แต่เครื่องชงกาแฟระดับไฮเอนด์และไมโครเวฟก็ใช้ Windows XP หรือ Linux จริง ๆ เช่นเครื่องซีรีส์ "Jura Impressa" คุณสามารถ SSH ลงในพวกเขาและชงกาแฟ

นี่คือสคริปต์ GitHub ของงาน cron เครื่องชงกาแฟ: https://github.com/NARKOZ/hacker-scripts/blob/master/fucking_coffee.rb

เราเตอร์ส่วนใหญ่เตาอบที่ใหม่กว่าตู้เย็นที่ใหม่กว่ารถยนต์เครื่องเล่นดีวีดีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ผลิตภัณฑ์ระบบอัตโนมัติภายในบ้านที่ใหม่กว่ารวมถึงหลอดไฟใช้งานรุ่น ARM linux หรือลินุกซ์ฝังตัว

อุปกรณ์ที่ถูกกว่าส่วนใหญ่ต่ำกว่า $ 20 หากเป็นอุปกรณ์ใหม่ให้รันบน ESP8266 หรืออุปกรณ์ที่คล้ายกัน (สามารถเรียกใช้ LUA หรือเซิร์ฟเวอร์โหนดที่ลดลงราคา $ 2 เป็นกลุ่ม - ราคาถูกอย่างบ้าคลั่ง)

http://nodemcu.com/index_en.html

การใช้ FPGA และระบบฝังตัวเช่น 8051, Z80 หรืออุปกรณ์ฝังตัวอื่น ๆ เช่น PICC, AVR และ Arduino กำลังจะถูกแทนที่ด้วยระบบ all-in-one / SoC (System on Chip) เช่น ESP8266 มันง่ายเกินไปที่จะตั้งโปรแกรมและเป็นระบบที่สมบูรณ์บนชิปที่เรียกใช้เว็บเซิร์ฟเวอร์ของตัวเอง คุณเพียงเพิ่มพลังอัปโหลดซอร์สโค้ดของคุณและคุณมีเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายในราคา $ 2

ฉันโตขึ้นการเข้ารหัส PICC และ AVR และ 8051 และฉันเสียใจที่เห็นพวกเขาไป แต่ฉันไม่ได้สัมผัสอะไรเลยนอกจาก ESP8266es ในปีที่ผ่านมาเพราะพวกเขามีราคา 1 / 10th และเป็นคำสั่งของขนาดที่ง่ายต่อการทำงานกับ . คุณสามารถนำไปไว้บนกระดานพัฒนาด้วยชุดแบตเตอรี่และเลย์เอาต์พินที่ระเบิดได้ราคา $ 5 บนอีเบย์หรือ $ 10 สำหรับอะฟราฟาย

ฉันได้ยินจากวิศวกรคนหนึ่งว่ารถไฟซีเมนส์ Light-Rail Commuter วิ่งบน 386s