Hoe werkt een bus in de elektronica?

In de elektronica maakt men gebruik van verschillende transportsystemen voor elektronische signalen. Een voorbeeld van een transportsysteem is een bus. Een bus wordt in de elektronica gebruikt om elektronische signalen te transporteren tussen verschillende componenten van een installatie. Door gebruik te maken van een bussysteem kan men het aantal verbindingen tussen verschillende schakelingen beperken.

In een bussysteem kan men gebruik maken van parallelle en seriële bussen. Bij een parallelle bus worden meerdere databits parallel getransporteerd terwijl met een seriële bus de databits na elkaar worden verzonden. Veel bussen voldoen aan een standaard (zoals Europese Installatiebus EIB) zodat een bussysteem kan worden uitgebreid met meer soortgelijke schakelingen.

Hoe werkt een bussysteem?
Apparaten of werktuigen kunnen worden aangesloten aan een bus. De bus is een kabel waarover dataverkeer kan plaatsvinden. Aan beide uiteinden van de kabel is een interface geplaats. Doormiddel van de bus kan het apparaat of het werktuig gegevens of data uitwisselen met een ander apparaat of werktuig indien de bus vrij is. Het communiceren tussen aangesloten apparaten en werktuigen kan alleen via een bus gebeuren als de bus vrij is. Het apparaat dat de data of het bericht wil verzenden zet het adres van de gewenste ontvanger (apparaat) op de bus. Hierdoor wordt duidelijk voor welk apparaat een bepaald bericht bestemd is.

Een microprocessor kan via een bus met het geheugen communiceren. Bij deze bus wordt gebruik gemaakt van een adresbus, een databus en een besturingsbus. Een processor zorgt er voor dat het adres van een geheugenelement op de adresbus wordt gezet. Vervolgens zorgt de processor er voor dat duidelijk wordt dat de bus actief is en dat er gegevens uit het geheugen van de bus gelezen zullen moeten worden. Daarvoor maakt de processor gebruik van de besturingsbus.

Aan een bussysteem kunnen meerdere geheugenelementen aangesloten zijn. Al deze geheugenelementen lezen de bus uit. Omdat de gegevens die worden verstuurd voorzien zijn van een bestemmingsadres zal alleen het geheugenelement dat zijn eigen adres herkend reageren op de informatie. Dit geheugenelement zal vervolgens de benodigde gegevens op een databus zetten. De gegevens worden daarna door een microprocessor ingelezen.

Gegevens in een geheugen schrijven
In een bussysteem is het ook mogelijk om gegevens in een geheugen te schrijven. In dat geval zal de processor een adres op de adresbus zetten en de gegevens worden dan op de databus gezet. Daarna geeft de processor via een besturingsbus aan dat er gegevens moeten worden geschreven. Vervolgens worden deze gegevens verstuurd en het geheugenelement van het ontvangadres zal vervolgens gegevens van de databus opslaan.

Wat is een embedded system en wat is embedded software?

Embedded software is software die is geschreven om machines te besturen. Embedded software kan door fabrikanten worden ingebouwd in de elektronica van auto’s en andere voertuigen. Daarnaast wordt embedded software ook in telefoons, digitale horloges en modems geplaatst. Robots die bepaalde bewerkingen moeten uitvoeren hebben vaak ook embedded software die verbonden is aan de elektronica. Ook beveiligingssystemen voor brand en inbraak zijn voorzien van embedded software. De software die in deze uiteenlopende producten, voertuigen en werktuigen is geplaatst is heel verschillend. Er wordt gebruik gemaakt van een processor en een aantal bytes aan geheugen. Voor vliegtuigen, raketten

Wat is een embedded system?
Hierboven is kort omschreven wat embedded software is. Dit maakt onderdeel uit van een embedded system. Dit systeem is elektronisch en bestaat uit zowel uit hardware als software. Andere termen die worden gebruikt voor een embedded system zijn geïntegreerd systeem of ingebed systeem. Dit systeem is gemonteerd in apparaten, werktuigen en gebruiksartikelen. In het verleden bestonden elektronische meetsystemen en regelsystemen geheel uit hardware. Tegenwoordig is software in machines en apparaten steeds belangrijker. Het doel van het embedded systemen is het implementeren van ‘intelligent gedrag’ in deze producten. De software zit ingebed in het hardware-apparaat. De meettaken en regeltaken zorgen er voor dat een machine, werktuig of apparaat datgene doet wat het behoort te doen. Met andere woorden deze producten moeten de bewerkingen kunnen uitvoeren waarvoor ze bedoelt zijn. Een embedded system zorgt de software er voor dat de meettaken en regeltaken worden aangestuurd. Software is over het algemeen eenvoudiger te vervangen dan hardware. Software vormt het brein van een machine en bepaald welke bewegingen een machine kan maken. Dit zorgt er voor dat de apparaten waarin de software is geplaatst door het veranderen van de software ook andere bewerkingen kunnen uitvoeren. Hierbij moet natuurlijk wel gekeken worden naar de mechanische mogelijkheden van het apparaat.

Waaruit bestaat een embedded system?
Een embedded system bestaat uit een aantal onderdelen. Het sensorgedeelte van dit systeem neemt de omgeving waar waarin de machine of het apparaat staat opgesteld. Dit kan belangrijk zijn voor veiligheidsaspecten maar ook voor de beweging die de machine kan uitvoeren. Bijvoorbeeld het wegschuiven van een doosje als deze zich voor de sensor bevind. Er komt via de sensoren informatie binnen in het systeem. Deze informatie wordt in een communicatiegedeelte geconverteerd. Dit kan bijvoorbeeld door de informatie te digitaliseren. Vervolgens wordt de informatie gezonden naar een gedeelte die de informatie verwerkt. Dit informatieverwerkend gedeelte bestaat uit software en een processor. Het informatieverwerkend gedeelte zorgt er voor dat er ‘beslissingen’ worden genomen op basis van de gegevens die binnen komen. Het actuatorgedeelte stuurt de machine of het werktuig aan en zorgt er voor dat de ‘beslissingen’ worden uitgevoerd.

Waar wordt een embedded system en embedded software toegepast?
Embedded systems met bijbehorende embedded software worden steeds meer toegepast in machines, werktuigen en apparaten. Dit komt mede doordat deze systemen goedkoper worden geproduceerd. Daarnaast worden deze systemen ook flexibeler. Hierdoor is een grote diversiteit aan ingebedde systemen op de markt gekomen. Men kan hierbij denken aan magnetrons, wasmachines, drogers en consumentenelektronica. Ook in auto’s, jachten en gereedschappen worden ingebedde systemen geplaatst. Daarnaast werkt men in de gezondheidszorg ook in toenemende mate met embedded systems in ziekenhuisapparatuur en robots.