Архитектурата на вградената система е основата за проектиране и планиране
Не е нужно да имате инженерна степен, за да намерите правилния хардуер за вградена система. Нужен ви е структуриран план – такъв, който картографира връзките между хардуера и софтуера, така че всеки член на екипа, технически или не, да работи с една и съща картина.
Съвременните вградени системи се проектират от интердисциплинарни екипи: проектанти, купувачи, продуктови мениджъри, маркетолози и инженери, всички те допринасят за крайния резултат. Предизвикателството е да се гарантира, че финансовите цели, изискванията за приложения и хардуерните решения остават съгласувани във всички тях. Инструментът, който прави това възможно, е архитектурата на вградената система.
Първо дефинирайте архитектурата. Всичко останало - избор на компоненти, контрол на разходите, времева линия - следва от нея.
Какво е вградено
Системна архитектура?
Архитектурата на вградената система е структуриран план, който идентифицира основните компоненти на системата и улавя техните функционални взаимовръзки - без да изисква подробна информация за имплементацията, като например изходен код или схеми на електрически вериги.
Мислете за това като за абстракция на устройството: обобщение, което се фокусира върху това какво прави всеки елемент и как се свързва с всичко останало. Хардуерните и софтуерните компоненти са представени като функционални блокове, като взаимодействията между тях са основен фокус.
Архитектурата не е завършен дизайн. Тя е моментна снимка на системата на етап планиране — споделена справка, която обхваща специфична среда и определен набор от изисквания, преди да бъдат взети окончателни решения за внедряване.
Това разграничение е важно. Тъй като архитектурата работи на високо ниво на абстракция, тя може да бъде създадена, преглеждана и ревизирана от междуфункционален екип, а не само от инженери. Именно това я прави ценна в ранните фази на проекта.
Каква е архитектурата
Всъщност съдържа
Добре дефинираната архитектура на вградената система обхваща четири категории информация, които са от съществено значение за снабдяването с хардуер и проектирането на системата:
- Платформа за обработка (SBC, SOM, вграден компютър)
- Изисквания за разширяване на входно/изходните устройства и периферните устройства
- Комуникационни интерфейси (сериен, Ethernet, fieldbus)
- Архитектура на входното захранване и захранването
- Физически форм-фактор и ограничения за монтаж
- Изисквания за операционна система и RTOS
- Зависимости на драйверите и API стек
- Логика на приложението и поток на управление
- Комуникационни протоколи и формати на данни
- Стратегия за актуализиране и поддръжка
- Работен температурен диапазон
- Защита от вибрации, удари и проникване
- EMI и излагане на шум
- Условия на влажност и замърсяване
- Контекст на корпуса и монтажа
- Очаквана продължителност на внедряването
- Регулаторни и сертификационни нужди
- Очаквания за дългосрочна наличност
- Бюджетен пакет и целеви разходи за единица бройка
- Изисквания за поддръжка и работоспособност
Три предизвикателства пред архитектурата
Решава рано
Проектиране и планиране в смесен екип
Когато разработват вградена система, повечето компании сформират екипи, които включват плановици, купувачи, инженери, маркетолози и продуктови мениджъри – всички работят за постигане на един и същ резултат от различни ъгли. Без споделен ориентир, всяка група оптимизира според собствения си набор от приоритети, а несъответствията се задълбочават с напредването на проекта.
Архитектурата осигурява тази споделена референция. Тя комуникира дизайна неформално и бързо с хора със или без технически опит, използвайки функционални описания на компоненти и взаимовръзки, а не подробности за внедряването. Разногласията се появяват по-рано, когато промените все още са евтини.
Контрол на разходите и оразмеряване на компонентите
В технологичните проекти сроковете за излизане на пазара се измерват в години, а първоначалните капиталови инвестиции са значителни. Изборът на грешен компонент – такъв, който е прекалено специфичен, недостатъчно специфичен или просто несъвместим – създава разходи, които се натрупват значително над цената на самата част.
Архитектурата ви помага да разберете истинските изисквания за възможности и правилно да оразмерите хардуера, преди да поемете ангажименти за покупка. Прекомерното строителство разхищава бюджета. Недостатъчното строителство налага препроектиране. Архитектурата е как да намерите правилния размер на първия етап.
Изисквания за приложение, които не могат да бъдат компрометирани
Някои вградени приложения имат изисквания, които надхвърлят стандартните спецификации за производителност.Архитектурата е мястото, където тези ограничения са изрично уловени – така че те остават видими през целия проект и не се откриват като изненади в късен етап.
- Сертификация за тежки условия на околната среда -- Приложенията във външни заграждения, мобилни платформи или производствени етажи може да изискват компоненти, предназначени за широки температурни диапазони, вибрации и защита от проникване.
- Критично важна операция -- Изискванията за 24/7 работоспособност, отказоустойчивото поведение и нуждите от резервиране трябва да бъдат посочени на архитектурно ниво — не се добавят след избора на хардуер.
- Съответствие с нормативните изисквания -- Медицинските, отбранителните и енергийните приложения носят задължения за сертифициране, които влияят върху избора на процесор, избора на операционна система и квалификацията на доставчиците.
- Наличност с дълъг жизнен цикъл -- OEM програмите, които се доставят за период от пет до десет години, се нуждаят от хардуерна платформа със съответстващ ангажимент за наличност. Това е решение на ниво архитектура, а не последваща мисъл за обществена поръчка.
Защо да дефинираме архитектурата
Преди да е важно да се намерят източници
Най-скъпите грешки в проектите за вградени системи не са технически грешки. Те са решения за снабдяване, взети преди изискванията да бъдат напълно разбрани. Компонент, който е изглеждал правилно в информационния лист, избран преди да бъде дефинирана архитектурата, може да е несъвместим с термичната среда, софтуерния стек или очакваната продължителност на внедряването.
| Източник без архитектура | Източници с архитектура |
|---|---|
| Изисквания, открити късно — след като хардуерът е ангажиран | Изисквания, дефинирани преди избора на който и да е компонент |
| Членовете на екипа оптимизират за различни, противоречиви приоритети | Споделената справка съгласува всички заинтересовани страни от първия ден |
| Прекомерно специфицираните компоненти завишават разходите за BOM | Хардуерът е правилно оразмерен спрямо реалните нужди на приложението |
| Несъответствията в жизнения цикъл водят до редизайн на програмата в средата на програмата | Преглед на наличността и хоризонта на поддръжка в началото |
| Пропуски в съответствието, открити по време на валидирането | Изискванията за сертифициране, обхванати на архитектурно ниво |
Как да използваме архитектурата
като инструмент за снабдяване
След като архитектурата е дефинирана, тя се превръща във филтър, през който преминава всяко решение за компонентите. Използвайте я като контролен списък, а не само като документ за планиране.
- Свържете всеки хардуерен елемент с функционално изискване — Всеки компонент в архитектурата трябва да е свързан с конкретна нужда от приложение. Ако не е така, поставете си въпроса дали е част от дизайна.
- Ранно идентифициране на зависимостите на интерфейса — Потвърдете, че платформата за обработка, входно/изходните модули, комуникационните интерфейси и софтуерният стек са съвместими, преди да изберете който и да е елемент поотделно.
- Документирайте екологичните ограничения като твърди ограничения — Изискванията за температурен диапазон, вибрации и проникване не подлежат на договаряне на ниво компонент. Доставчиците, които не могат да ги изпълнят, се дисквалифицират, независимо от другите спецификации.
- Включване на наличността на жизнения цикъл като критерий за снабдяване — Изискайте изрични ангажименти за наличност от доставчиците и ги съпоставете с очакваната продължителност на програмата, преди да се ангажирате с платформа.
- Прегледайте с целия екип преди финализиране — Стойността на архитектурата е като инструмент за комуникация. Окончателен преглед с проектанти, инженери, купувачи и продуктови мениджъри разкрива допускания, които в противен случай биха се превърнали в проблеми в по-късен етап.
Архитектурата е и основа за избора на доставчик, а не само на отделни компоненти. Доставчик, който разбира архитектурата на вградените системи – и може да поддържа целия хардуерен стек през целия жизнен цикъл на внедряване – намалява риска от интеграция и опростява дългосрочното управление на програмата. Contec Americas е позиционирана да поддържа този вид архитектурно обусловен избор, от едноплаткови компютри до цялостни вградени платформи.
Готови ли сте да дефинирате архитектурата на вашата вградена система?
Contec Americas предлага едноплаткови компютри, безвентилаторни вградени персонални компютри, периферни AI платформи и индустриален I/O хардуер, проектиран за взискателни OEM и индустриални приложения — с поддръжка на жизнения цикъл, която да отговаря на дълги програмни хоризонти. Нашият инженерен екип може да ви помогне да трансформирате вашите архитектурни изисквания в правилната хардуерна платформа.
Разгледайте вградените системи