Ενσωματωμένα Συστήματα

Abstract

Στο βιβλίο «Ενσωματωμένα Συστήματα – Υλοποίηση για Δίκτυα και Εφαρμογές στο Linux» επιχειρείται σε μεθοδολογική ολιστική βάση η διεξοδική ανάλυση της αρχιτεκτονικής και της πολυεπίπεδης υλικολογισμικής σχεδίασης των Ενσωματωμένων Συστημάτων και των εφαρμογών τους, με έμφαση στα δικτυακά ενσωματωμένα συστήματα. Μεταξύ των θεμάτων που αναλύονται λεπτομερώς περιλαμβάνονται η αρχιτεκτονική των δικτυακών ενσωματωμένων συστημάτων, με έμφαση στους επεξεργαστές επικοινωνιών και στις δικτυακές συσκευές, ο μετασχηματισμός λειτουργικών απαιτήσεων σε αρχιτεκτονικές προδιαγραφές, με ιδιαίτερη αναφορά σε σχεδιαστικά σφάλματα που καταλήγουν σε συστήματα που δεν πληρούν τις αρχικές απαιτήσεις, η σχεδίαση του υλικού των συστημάτων σε μορφή μητρικής κάρτας PCB, η μεθοδολογία προσαρμογής του ανοικτού λειτουργικού συστήματος Linux στην ιδιαίτερη αρχιτεκτονική των συστημάτων, η μεθοδολογία ανάπτυξης οδηγών συσκευών, με έμφαση σε τυπικές και πολυσύνθετες δικτυακές συσκευές, και η αξιολόγηση και η βελτιστοποίηση της επίδοσης των συστημάτων. Η ανάπτυξη ενσωματωμένων εφαρμογών σε επόμενο στάδιο είναι σε μεγάλο βαθμό απεξαρτημένη από τις ιδιαιτερότητες και αρχιτεκτονικές λεπτομέρειες των συστημάτων και ανάλογη με γνώριμες διαδικασίες ανάπτυξης εφαρμογών σε υπολογιστικά συστήματα, ενδεχομένως με ορισμένους περιορισμούς και με τη χρήση ειδικών εκδόσεων περιορισμένης λειτουργικότητας των εργαλείων ανάπτυξης. Στο πλαίσιο αυτό αναλύονται μεθοδολογικά ορισμένες υποστηριζόμενες εφαρμογές. Συμπληρωματικά, το βιβλίο περιλαμβάνει εργαστηριακό περιεχόμενο για την εξοικείωση με τις διαδικασίες και τεχνικές ανάπτυξης προσαρμοσμένων εικόνων συστημάτων αρχείων και λειτουργικών συστημάτων GNU/Linux για την υποστήριξη ενσωματωμένων συστημάτων. Η έλευση του Διαδικτύου των Πραγμάτων (ΙοΤ) απαιτεί τη δημιουργία ευέλικτων και εύρωστων συστημάτων που αποτελούνται από λειτουργικά συστήματα και εφαρμογές προσαρμοσμένες στα χαρακτηριστικά του εκάστοτε τομέα και τις δυνατότητες του υλικού. Με την προοδευτική μεθοδολογική καθοδήγηση του βιβλίου ο κριτικός αναγνώστης αποκτά εξειδικευμένες γνώσεις μηχανικού στο γνωστικό πεδίο των Ενσωματωμένων Συστημάτων, που επιτρέπουν την κριτική εμβάθυνση και έρευνα στο ευρύ επιστημονικό πεδίο και την υλοποίηση πρωτότυπων καινοτομικών ενσωματωμένων συστημάτων και εφαρμογών.

The key objective of this unique textbook on Embedded Systems is to present a good understanding of embedded systems architecture, as well as a detailed methodology for the multilayered design of embedded systems and their applications with emphasis on network embedded systems. Main topics of the book are the understanding of communication processors and system architecture, the matching of requirements with system specifications, basic hardware design principles, including the interfacing of various networks physical layers, Linux operating system porting on proprietary system architectures, as well as network device driver programming and performance evaluation of network embedded systems. From this point on, system architecture is transparent to the development of embedded applications under certain limitations. In this framework, several embedded applications are highlighted. In the laboratory sessions, the reader will familiarize with the development of adaptive Linux kernel and filesystem images for a broad range of network embedded systems in the rise of the IoT era. At the end of the detailed study, the reader will be equipped with advanced expert and analytical knowledge for the consistent design, implementation and validation of embedded systems integrating network devices. The obtained knowledge will allow the critical and analytical deepening, as well as performing innovative research and critical development in the broad scientific domain of embedded systems and applications.