أنظمة مدمجة

الأنظمة المدمجة أو الأنظمة المضمنة أو Embedded Systems هي أنظمة رقمية مبرمجة لأداء وظيفة محددة، العنصر الأساسي فيها معالج صغري أو متحكم صغري، وغالبًا ما تعمل ضمن تجهيزات وأنظمة كهربائية أو ميكانيكية أكبر منها، ومن أمثلتها الشرائح الإلكترونية المضمنة في الهواتف المحمولة والسيارات والساعات الذكية والطابعات والكاميرات والغسالات والمكيفات والألعاب… إلخ.

أما أبرز خصائص الأنظمة المدمجة:

1. اندماج السوفت وير والهاردوير في منتج واحد.
2. معالجة البيانات والاستجابة في الزمن الحقيقي دون تأخر.
3. شروط تصميمية خاصة ينبغي مراعاتها مثل: الحجم والوزن وانخفاض استهلاك الطاقة وغيرها.
4. العمل في بيئات متنوعة، فهذه الأنظمة تتحمل ظروف الضجيج الكهربائي والغبار وتغيرات الحرارة والرطوبة.

يساعدك المهندسون عبر موقع مستقل على تطوير أنظمة مدمجة فعالة أو على تحسين الأنظمة المدمجة الموجودة لديك، ويؤدون في مشروعك واحدة أو أكثر من المهام التالية:

• تحليل متطلباتك مشروعك وتصميمه ودراسته دراسة متكاملة تكشف الصعوبات والتحديات وأنسب التقنيات والأجهزة لاستخدامها وما إلى ذلك، بالإضافة لمساعدتك في احتساب التكاليف التقديرية.
• برمجة تطبيقات الأنظمة المدمجة لمختلف أنواع المنصات مثل: الآردوينو والراسبيري باي وكوالكوم وإنتل وNVIDIA Jetson وAVR وغيرها، حسب متطلبات مشروعك.
• رسم المخططات الدقيقة لبنية النظام المضمن، ومخططات الدارات المطبوعة (PCB)، وعمل نمذجة ثلاثية الأبعاد لمشروعك.
• اختبار البرمجيات وإجراء محاكاة للأنظمة المدمجة للتأكد من سلامة عملها وتواصلها مع الأجهزة المحيطة، ومن كونها تحقق المتطلبات التشغيلية لمشروعك لجهة استهلاك الطاقة والموارد الحاسوبية وغيرها.
• استكشاف المشكلات وإصلاحها في البرامج أو نظم التشغيل مثل RTOS أو غيرها.

اضغط على زر "أضف مشروع"، واكتب شروط مشروعك في الخانات المخصصة لها ثم اضغط على زر النشر وستجد مشروعك منشورًا على الموقع خلال دقائق معدودة، وهذه بعض النصائح لمساعدتك:

1. اكتب عنوانًا يعبر عن مشروعك بوضوح ليلفت انتباه المختصين، مثل:
• مطلوب تصميم نظام مضمن لمشروع كذا.
• أبحث عن مهندس أنظمة مدمجة للعمل في شركة سيارات.
• أحتاج استشارة تقنية من خبير أنظمة مدمجة وإنترنت أشياء.
2. اشرح مشروعك شرحًا وافيًا في خانة "وصف المشروع"، حدد مثلًا وظائف النظام المضمن وعدد الحساسات المتصلة به والمشغلات التي سيتحكم بها، ووضح للمستقل ما تريد استلامه من شيفرة مصدرية ووثائق ومخططات وما إلى ذلك من الأمور المهمة، وانتبه إلى أن موقع مستقل يوفر لك طريقتين لوصف المشروع:
• الاختيار من نموذج: تجد هنا بعض النماذج الجاهزة تستأنس بها، وتعدل بما يناسبك.
• الإدخال اليدوي: لتُنشئ مشروعك وفق ما تريد، وتحدد المهام والتقنيات التي تحتاجها.
3. حاول تعبئة خانة "المهارات المطلوبة" بأهم المهارات اللازمة لمشروعك، مثل: أنظمة مدمجة، إلكترونيات، Embedded C، ماتلاب، تصميم الدوائر الكهربائية، لغة التجميع، 3D Modelling… إلخ.
4. احرص على اختيار ميزانية مالية ومدة تنفيذ تناسبان حجم المشروع وصعوبته وخبرة المهندس الذي تنوي توظيفه.
5. أرفق أي مخططات أو ملفات توضح هدفك للمستقلين من خانة "ملفات توضيحية".
6. انقر على "إعدادات متقدمة" واطرح بعض الأسئلة على المتقدمين، استفسر مثلًا عن الأدوات والتقنيات التي يفكرون باستخدامها في مشروعك، وعن مؤهلاتهم وخبراتهم السابقة في إنتاج أنظمة مدمجة مشابهة لمشروعك.

بعد نشر مشروعك على الموقع ستردك عروض المهندسين الراغبين بالعمل عليه، وكل منهم سيحاول تقديم أفضل المميزات لينال عرضه اهتمامك، لذا ننصحك بالتالي:

1. اقرأ العروض جميعها بتمعن، وركز على من ناقشوا مشروعك بجدية فذكروا حلولًا أو طرحوا أسئلة فهؤلاء مهتمون حقًا بما تريد تحقيقه.
2. استعرض الملفات الشخصية لأصحاب العروض الجيدة، وقارن بينهم بناءً على:
• شهاداتهم العلمية.
• معارض أعمالهم.
• مهاراتهم في البرمجة والإلكترونيات والروبوتات وأي مجالات أخرى يتطلبها مشروعك.
• خبراتهم في تصميم أنظمة مدمجة مشابهة والتزامهم بمواعيد التسليم ومرونتهم في تنفيذ التعديلات، هذه كلها تتبينها مما كتبوه عن أنفسهم في قسم "نبذة عني" وأيضًا من تقييماتهم السابقة على موقع مستقل وآراء أصحاب المشاريع بهم.
3. تواصل مع المستقل الأفضل بينهم عبر رسائل الموقع، وتفاهم معه على تفاصيل المشروع وفي حال ناسبك وظفه ليباشر عمله على الفور.

يستعمل مبرمجو الأنظمة المدمجة لغاتٍ برمجية قادرة على التخاطب بسهولة مع العتاد الصلب ولا تستهلك كثيرًا من موارد النظام، أبرزها:

• C وEmbedded C.
• ++C و++Embedded C.
• جافا.
• بايثون.
• رست.
• لوا.
• فيريلوج وهي لغة HDL لوصف العتاد الصلب.

• العتاد الصلب أو Embedded Hardware: يشمل العناصر الإلكترونية المطبوعة على شريحة النظام المضمن، ومنها:
  • المتحكمات الصغرية مثل: Atmel وRenesas.
  • معالجات DSP لمعالجة الصوت والفيديو.
  • الدارات المتكاملة المخصصة مثل: ASIC.
  • شرائح مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA).
  • الذاكرة لحفظ البيانات ونظام التشغيل والبرامج، مثل: EEPROM وDRAM وFlash وSD.
  • وحدات الدخل مثل: الحساسات والمفاتيح.
  • وحدات الخرج نحو: شاشات الإظهار والريليهات وغيرها.
  • النواقل مثل: SPI وI2C وRS232.

• البرمجيات أو Embedded Software: تتحكم بالعتاد الصلب لتنفيذ المهام المطلوبة، تسمى أحيانًا firmware وتتضمن:
  • تعريفات الأجهزة أو Drivers.
  • التطبيق أو البرنامج الذي يكتبه المبرمج بناءً على طلبك.
  • نظام التشغيل، مثل: نظام التشغيل في الزمن الحقيقي (RTOS) وVxWorks وRTLinux وWindows IoT وغيرها.

وظف مهندسًا خبيرًا وأجرِ اختبارات أداء ومحاكاةً عملية للمنتج قبل طرحه في السوق، فالتحديات التصميمية الواجب مراعاتها متنوعة، أبرزها:

• دقة البرمجة: الأخطاء البرمجية في الأنظمة المدمجة مؤثرة جدًا بالأخص في التطبيقات الحساسة وقد تؤدي لأضرار جسيمة.
• الموثوقية: للتأكد من سلامة عمل النظام على المدى الطويل، مثل: فحص CRC واختبار RAM عند كل بدء التشغيل واستخدام Watchdog وتجنب تخصيص الذاكرة الديناميكي وغيرها من الطرق التي يتقنها مهندسو الأنظمة المدمجة.
• الأمان: استخدم تقنيات تشفير جيدة وبروتوكولات اتصال آمنة لنقل البيانات، وحاول ما أمكن السماح للمستهلك بوضع كلمة مرور خاصة به عند استخدام المنتج لأول مرة، واحرص على تغيير كلمات المرور الافتراضية التي وضعتها أطراف ثالثة وما إلى ذلك.
• استهلاك الطاقة: يساعدك المهندس في اختيار المتحكمات والأجهزة وتقنيات الاتصال ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة، ادرس هذا الأمر جيدًا في بداية مشروعك فالتعديلات تصبح أصعب بعد اعتماد الهاردوير.