உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள்: நுண்செயலி நிரலாக்கத்திற்கான ஒரு விரிவான வழிகாட்டி

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் எல்லா இடங்களிலும் உள்ளன, நமது பைகளில் உள்ள ஸ்மார்ட்போன்கள் முதல் தொழிற்சாலைகளில் உள்ள அதிநவீன இயந்திரங்கள் வரை. இந்த வழிகாட்டி, உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் பற்றிய ஒரு முழுமையான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது, குறிப்பாக நுண்செயலி நிரலாக்கத்தில் கவனம் செலுத்துகிறது, இது பல்வேறு தொழில்நுட்ப நிபுணத்துவம் கொண்ட உலகளாவிய பார்வையாளர்களுக்கு ஏற்றது. நாம் அடிப்படைக் கருத்துகள், நிரலாக்க மொழிகள், வன்பொருள் பரிசீலனைகள் மற்றும் நிஜ உலகப் பயன்பாடுகளை ஆராய்வோம். இந்த வழிகாட்டி, உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் வேகமாக வளர்ந்து வரும் உலகத்தைப் புரிந்துகொள்ளவும், உருவாக்கவும் மற்றும் பங்களிக்கவும் தேவையான அறிவை உங்களுக்கு வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் என்றால் என்ன?

ஒரு உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்பு என்பது ஒரு பிரத்யேக பணியை அல்லது பல பணிகளைச் செய்ய வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு சிறப்பு கணினி அமைப்பாகும். பொதுவான கணினிகளைப் போல (உங்கள் லேப்டாப் போன்றவை) இல்லாமல், உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் பொதுவாக ஒரு பெரிய சாதனம் அல்லது அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக ఉంటాయి. மேலும் அவை நிகழ்நேரக் கட்டுப்பாடுகள், குறைந்த வளங்கள் மற்றும் குறிப்பிட்ட செயல்பாடுகளால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அவை பொதுவாக ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்காக வடிவமைக்கப்பட்டு, செயல்திறன், செயல்பாடு மற்றும் மின் நுகர்வுக்காக உகந்ததாக்கப்படுகின்றன.

இந்த எடுத்துக்காட்டுகளைக் கவனியுங்கள்:

• வாகனம்: ஆன்டி-லாக் பிரேக்கிங் சிஸ்டம்ஸ் (ABS), இன்ஜின் கண்ட்ரோல் யூனிட்கள் (ECUs), இன்ஃபோடெயின்மென்ட் அமைப்புகள்.
• நுகர்வோர் மின்னணுவியல்: ஸ்மார்ட்போன்கள், ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள், டிஜிட்டல் கேமராக்கள் மற்றும் வீட்டு உபகரணங்கள்.
• தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன்: நிரல்படுத்தக்கூடிய லாஜிக் கன்ட்ரோலர்கள் (PLCs), ரோபாட்டிக்ஸ் மற்றும் செயல்முறை கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள்.
• மருத்துவ சாதனங்கள்: பேஸ்மேக்கர்கள், எம்ஆர்ஐ இயந்திரங்கள் மற்றும் நோயாளி கண்காணிப்பு அமைப்புகள்.
• விண்வெளி: விமானக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், வழிசெலுத்தல் அமைப்புகள் மற்றும் இன்ஜின் மேலாண்மை அமைப்புகள்.

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் வரையறுக்கும் பண்புகள் பின்வருமாறு:

• நிகழ்நேர செயல்பாடு: ஒரு குறிப்பிட்ட காலக்கெடுவுக்குள் நிகழ்வுகளுக்குப் பதிலளிக்க வேண்டும்.
• வளக் கட்டுப்பாடுகள்: வரையறுக்கப்பட்ட நினைவகம், செயலாக்க சக்தி மற்றும் பேட்டரி ஆயுள்.
• பிரத்யேக செயல்பாடு: ஒரு குறிப்பிட்ட நோக்கத்திற்காக வடிவமைக்கப்பட்டது.
• இயற்பியல் உலகத்துடனான தொடர்பு: அவற்றின் சூழலுடன் தொடர்பு கொள்ள சென்சார்கள், ஆக்சுவேட்டர்கள் மற்றும் இடைமுகங்களை உள்ளடக்கியது.

நுண்செயலிகள்: உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் இதயம்

நுண்செயலிகள் (MCUs) பல உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் மூளையாகும். அவை ஒரு ஒருங்கிணைந்த சுற்றில் (IC) உள்ள சிறிய, தன்னிறைவான கணினிகள் ஆகும். அவை பொதுவாக ஒரு செயலி கோர், நினைவகம் (RAM மற்றும் Flash), உள்ளீடு/வெளியீடு (I/O) சாதனங்கள் (டைமர்கள், சீரியல் கம்யூனிகேஷன் இடைமுகங்கள், அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றிகள்) மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட சாதனம் அல்லது செயல்முறையைக் கட்டுப்படுத்தத் தேவையான பிற கூறுகளை உள்ளடக்கியிருக்கும். அவை நுண்செயலிகளிடமிருந்து வேறுபடுகின்றன, அவற்றுக்கு பொதுவாக நினைவகம் மற்றும் I/O கட்டுப்பாட்டாளர்கள் போன்ற வெளிப்புற கூறுகள் தேவைப்படுகின்றன. நுண்செயலிகள் செலவு குறைந்தவை மற்றும் மின்சார திறனுள்ளவை, எனவே அவை உட்பொதிக்கப்பட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை.

ஒரு நுண்செயலியின் முக்கிய கூறுகள்:

• CPU (மத்திய செயலாக்க அலகு): வழிமுறைகளை செயல்படுத்துகிறது.
• நினைவகம்: தற்காலிக தரவு சேமிப்பிற்காக RAM (Random Access Memory) மற்றும் நிரல் குறியீடு மற்றும் நிரந்தர தரவு சேமிப்பிற்காக Flash நினைவகம் (அல்லது EEPROM) ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது.
• I/O போர்ட்கள்: வெளி உலகத்துடன் தொடர்பு கொள்ள உதவுகின்றன (எ.கா., டிஜிட்டல் உள்ளீடு/வெளியீடு பின்கள், சீரியல் கம்யூனிகேஷன் இடைமுகங்கள்).
• டைமர்கள்/கவுண்டர்கள்: நிகழ்வுகளுக்கு நேரம் ஒதுக்கவும், துல்லியமான தாமதங்களை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றிகள் (ADCs): அனலாக் சிக்னல்களை டிஜிட்டல் மதிப்புகளாக மாற்றுகின்றன.
• டிஜிட்டல்-டு-அனலாக் மாற்றிகள் (DACs): டிஜிட்டல் மதிப்புகளை அனலாக் சிக்னல்களாக மாற்றுகின்றன.
• தொடர்பு இடைமுகங்கள்: UART, SPI, I2C, USB, ஈதர்நெட் மற்றும் பிற.

சரியான நுண்செயலியைத் தேர்ந்தெடுப்பது

சரியான நுண்செயலியைத் தேர்ந்தெடுப்பது எந்தவொரு உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்பு திட்டத்திலும் ஒரு முக்கியமான படியாகும். பல காரணிகள் இந்த முடிவை பாதிக்கின்றன:

• செயல்திறன் தேவைகள்: அமைப்பு எவ்வளவு வேகமாக தரவைச் செயல்படுத்த வேண்டும்? கடிகார வேகம், கோர்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் கட்டளைத் தொகுப்பு கட்டமைப்பைக் கவனியுங்கள்.
• நினைவகத் தேவைகள்: நிரல் குறியீடு மற்றும் தரவைச் சேமிக்க எவ்வளவு RAM மற்றும் Flash நினைவகம் தேவை?
• I/O தேவைகள்: வெளிப்புற சூழலுடன் தொடர்பு கொள்ள என்ன வகையான இடைமுகங்கள் மற்றும் சாதனங்கள் தேவை (எ.கா., டிஜிட்டல் I/O, சீரியல் கம்யூனிகேஷன், அனலாக் உள்ளீடுகள்)?
• மின் நுகர்வு: அமைப்பு பேட்டரியில் இயங்குகிறதா? குறைந்த சக்தி முறைகள் மற்றும் இயக்க மின்னழுத்தங்களைக் கவனியுங்கள்.
• செலவு: திட்டத்திற்கான பட்ஜெட் என்ன? நுண்செயலி விலைகள் கணிசமாக வேறுபடலாம்.
• மேம்பாட்டுச் சூழல்: நுண்செயலிக்கு ஒரு நல்ல மேம்பாட்டுச் சூழல், நூலகங்கள் மற்றும் சமூக ஆதரவு உள்ளதா? இது மேம்பாட்டு நேரத்தையும் பயன்பாட்டின் எளிமையையும் கணிசமாகப் பாதிக்கும்.
• சுற்றுச்சூழல் பரிசீலனைகள்: இயக்க வெப்பநிலை வரம்பு, அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு மற்றும் நுண்செயலி தாங்க வேண்டிய பிற சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள்.

பிரபலமான நுண்செயலி கட்டமைப்புகள்:

• ARM Cortex-M: பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, செயல்திறன், மின் திறன் மற்றும் செலவு ஆகியவற்றில் ஒரு நல்ல சமநிலையை வழங்குகிறது. STMicroelectronics, NXP, மற்றும் Texas Instruments போன்ற நிறுவனங்களின் பல்வேறு சாதனங்களில் காணப்படுகிறது. அதன் குறைந்த மின் நுகர்வு திறன்களால் IoT திட்டங்களுக்கு ஒரு பிரபலமான தேர்வாகும்.
• AVR: பொழுதுபோக்கு மற்றும் சிறிய திட்டங்களுக்கு குறிப்பாக பிரபலமானது. ஆர்டுயினோ தளத்தில் காணப்படுகிறது. பயன்பாட்டின் எளிமை மற்றும் ஒரு பெரிய சமூகத்திற்காக அறியப்படுகிறது.
• PIC: Microchip Technology நிறுவனத்தால் தயாரிக்கப்பட்டது. பல்வேறு விருப்பங்களை வழங்குகிறது, பெரும்பாலும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• ESP32/ESP8266: ஒருங்கிணைந்த Wi-Fi மற்றும் புளூடூத் இணைப்பு காரணமாக IoT பயன்பாடுகளுக்கு பிரபலமானது. இவை சிஸ்டம்-ஆன்-சிப் (SoC) சாதனங்கள்.

நுண்செயலி நிரலாக்க மொழிகள்

நுண்செயலி நிரலாக்கத்திற்காக பல நிரலாக்க மொழிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தேர்வு பெரும்பாலும் நுண்செயலி கட்டமைப்பு, திட்டத் தேவைகள் மற்றும் டெவலப்பர் விருப்பத்தைப் பொறுத்தது.

• C: ஒரு சக்திவாய்ந்த மற்றும் திறமையான மொழி, அதன் கீழ்மட்டக் கட்டுப்பாடு மற்றும் வன்பொருளுடன் நெருங்கிய தொடர்பு காரணமாக உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் மேம்பாட்டிற்கு அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது திறமையான நினைவக மேலாண்மை மற்றும் வன்பொருள் பதிவேடுகளுக்கான நேரடி அணுகலை அனுமதிக்கிறது.
• C++: C-இன் ஒரு பொருள் சார்ந்த நீட்டிப்பு, இது வகுப்புகள், மரபுரிமை மற்றும் பாலிமார்பிசம் போன்ற அம்சங்களை வழங்குகிறது, இது பெரிய மற்றும் சிக்கலான திட்டங்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. குறியீடு மறுபயன்பாடு மற்றும் சிறந்த அமைப்புக்கு அனுமதிக்கிறது.
• அசெம்பிளி மொழி: வன்பொருள் மீது மிக நேரடியான கட்டுப்பாட்டை வழங்குகிறது. மிகவும் உகந்ததாக்கப்பட்ட குறியீட்டை அனுமதிக்கிறது ஆனால் எழுதுவதற்கும் பராமரிப்பதற்கும் சிக்கலானது மற்றும் நேரத்தைச் செலவழிப்பது. அதிகபட்ச செயல்திறன் தேவைப்படும்போது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• பைத்தான்: உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு, குறிப்பாக மைக்ரோபைத்தான் போன்ற தளங்களுடன் பெருகிய முறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. C/C++ உடன் ஒப்பிடும்போது கற்றுக்கொள்வதற்கும் பயன்படுத்துவதற்கும் எளிதானது, நூலகங்களின் பெரிய சூழல் அமைப்புடன். செயல்திறன்-முக்கியமான பயன்பாடுகளுக்கு C/C++ போல திறமையானதாக இருக்காது. முன்மாதிரி மற்றும் கல்விச் சூழல்களில் பிரபலமானது.
• பிற மொழிகள்: சில தளங்கள் ஜாவா (JVM பயன்படுத்தி) அல்லது குறிப்பிட்ட வன்பொருளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட சிறப்பு மொழிகளை ஆதரிக்கின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: ஆர்டுயினோவிற்கான C மொழியில் 'வணக்கம், உலகமே!':

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.println("வணக்கம், உலகமே!");
  delay(1000);
}

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்பு மேம்பாட்டுக் கருவிகள்

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்பு மேம்பாட்டு செயல்முறையில் பல்வேறு கருவிகள் உள்ளன:

• ஒருங்கிணைந்த மேம்பாட்டுச் சூழல் (IDE): குறியீட்டை எழுதுவதற்கும், தொகுப்பதற்கும் மற்றும் வழுதிருத்துவதற்கும் ஒரு ஒருங்கிணைந்த சூழலை வழங்குகிறது. எடுத்துக்காட்டுகள் Arduino IDE, Atmel Studio, Eclipse, மற்றும் IAR Embedded Workbench.
• தொகுப்பி (Compiler): மூலக் குறியீட்டை (எ.கா., C அல்லது C++) நுண்செயலி செயல்படுத்தக்கூடிய இயந்திரக் குறியீடாக மொழிபெயர்க்கிறது. பொதுவான தொகுப்பிகளில் GCC (GNU Compiler Collection) மற்றும் நுண்செயலி விற்பனையாளர்களிடமிருந்து தனியுரிம தொகுப்பிகள் அடங்கும்.
• வழுதிருத்தி (Debugger): டெவலப்பர்களை குறியீட்டின் வழியாகச் செல்லவும், மாறிகளை ஆய்வு செய்யவும் மற்றும் பிழைகளைக் கண்டறியவும் அனுமதிக்கிறது. பொதுவான வழுதிருத்திகளில் JTAG மற்றும் SWD வழுதிருத்திகள் அடங்கும்.
• புரோகிராமர்/ஃபிளாஷிங் கருவிகள்: தொகுக்கப்பட்ட குறியீட்டை நுண்செயலியின் ஃபிளாஷ் நினைவகத்தில் பதிவேற்றப் பயன்படுகிறது.
• சிமுலேட்டர்கள் (Simulators): இயற்பியல் வன்பொருள் தேவையில்லாமல் குறியீட்டைச் சோதிக்க உங்களை அனுமதிக்கின்றன.

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் மேம்பாட்டு செயல்முறை

மேம்பாட்டு செயல்முறை பொதுவாக பல நிலைகளை உள்ளடக்கியது:

1. தேவைகளைச் சேகரித்தல்: அமைப்பின் செயல்பாடு, செயல்திறன் மற்றும் பிற தேவைகளை வரையறுத்தல்.
2. அமைப்பு வடிவமைப்பு: வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் கட்டமைப்பை வடிவமைத்தல். இதில் நுண்செயலியைத் தேர்ந்தெடுப்பது, சுற்றை வடிவமைப்பது மற்றும் மென்பொருள் தொகுதிகளை வரையறுப்பது ஆகியவை அடங்கும்.
3. வன்பொருள் மேம்பாடு: நுண்செயலி, சென்சார்கள், ஆக்சுவேட்டர்கள் மற்றும் பிற கூறுகள் உட்பட வன்பொருள் சுற்றை வடிவமைத்து உருவாக்குதல். இது KiCad அல்லது Eagle போன்ற மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி PCB (அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு) வடிவமைப்பை உள்ளடக்கியிருக்கலாம்.
4. மென்பொருள் மேம்பாடு: மூலக் குறியீட்டை எழுதி, அதைத் தொகுத்து, சோதித்தல்.
5. சோதனை மற்றும் வழுதிருத்தம்: வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் சோதனை உட்பட அமைப்பை முழுமையாகச் சோதித்தல். ஏதேனும் பிழைகளைக் கண்டறிந்து சரிசெய்தல். இதில் யூனிட் சோதனை, ஒருங்கிணைப்பு சோதனை மற்றும் அமைப்பு சோதனை ஆகியவை அடங்கும்.
6. செயல்படுத்துதல்: மென்பொருளை நுண்செயலியில் பதிவேற்றி, அதன் நோக்கம் கொண்ட சூழலில் அமைப்பைச் செயல்படுத்துதல்.
7. பராமரிப்பு: அமைப்பைக் கண்காணித்தல், பிழைகளைச் சரிசெய்தல் மற்றும் தேவைக்கேற்ப புதுப்பிப்புகளை வழங்குதல்.

நுண்செயலி நிரலாக்கத்தின் நிஜ உலகப் பயன்பாடுகள்

நுண்செயலிகள் உலகளவில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

• பொருட்களின் இணையம் (IoT): ஸ்மார்ட் ஹோம் சாதனங்கள் (தெர்மோஸ்டாட்கள், விளக்குகள், கதவு பூட்டுகள்), அணியக்கூடிய சாதனங்கள் மற்றும் தொழில்துறை சென்சார்கள். உதாரணமாக, இந்தியாவில், துல்லியமான விவசாயத்திற்காக IoT-இன் பயன்பாடு வேகமாக விரிவடைந்து வருகிறது.
• ஆட்டோமேஷன் மற்றும் ரோபாட்டிக்ஸ்: உற்பத்தியில் உள்ள ரோபோக்கள், தானியங்கு வழிகாட்டப்பட்ட வாகனங்கள் (AGVs) மற்றும் ட்ரோன் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள்.
• வாகன மின்னணுவியல்: இன்ஜின் கட்டுப்பாட்டு அலகுகள், ஆன்டி-லாக் பிரேக்கிங் சிஸ்டம்ஸ் (ABS) மற்றும் டிரைவர் உதவி அமைப்புகள்.
• மருத்துவ சாதனங்கள்: நோயாளி கண்காணிப்பு அமைப்புகள், மருத்துவ இமேஜிங் உபகரணங்கள் மற்றும் பேஸ்மேக்கர்கள் போன்ற பொருத்தக்கூடிய சாதனங்கள்.
• நுகர்வோர் மின்னணுவியல்: ஸ்மார்ட்போன்கள், ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள், டிஜிட்டல் கேமராக்கள் மற்றும் வீட்டு உபகரணங்கள்.
• விண்வெளி: விமானக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், வழிசெலுத்தல் அமைப்புகள் மற்றும் இன்ஜின் மேலாண்மை அமைப்புகள்.
• தொழில்துறை கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள்: தொழில்துறை செயல்முறைகளைக் கட்டுப்படுத்தும் PLCs (நிரல்படுத்தக்கூடிய லாஜிக் கன்ட்ரோலர்கள்), பல்வேறு நாடுகளில் உற்பத்தியில் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: ஸ்மார்ட் ஹோம் ஆட்டோமேஷன்:

ஒரு ஸ்மார்ட் ஹோம் அமைப்பு, விளக்குகள், வெப்பநிலை மற்றும் பிற சாதனங்களைக் கட்டுப்படுத்த ஒரு நுண்செயலியை (பெரும்பாலும் ESP32 அல்லது அதுபோன்றது) பயன்படுத்துகிறது. சென்சார்கள் சூழலைக் கண்டறிந்து, நிரல்படுத்தப்பட்ட தர்க்கத்தின் அடிப்படையில் செயல்களைத் தூண்டுகின்றன. உதாரணமாக, ஒரு வெப்பநிலை சென்சார் முன் வரையறுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை வரம்புகளின் அடிப்படையில் ஒரு வெப்பமூட்டும் அல்லது குளிரூட்டும் அமைப்பைத் தூண்டலாம். இந்த அமைப்பு இணையத்துடன் (பொதுவாக வைஃபை வழியாக) இணைக்கப்பட்டு, மொபைல் செயலி வழியாக தொலைநிலை கட்டுப்பாடு மற்றும் கண்காணிப்பை அனுமதிக்கிறது.

ஆர்டுயினோவுடன் வேலை செய்தல்: ஒரு நடைமுறை அறிமுகம்

ஆர்டுயினோ என்பது பயன்படுத்த எளிதான வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு திறந்த மூல மின்னணுவியல் தளமாகும். அதன் எளிமை மற்றும் விரிவான சமூக ஆதரவு காரணமாக ஆரம்பநிலையாளர்களிடையே இது பரவலாகப் பிரபலமாக உள்ளது. ஆர்டுயினோ தளம் பொதுவாக AVR நுண்செயலிகளை (ATmega328P போன்றவை) பயன்படுத்துகிறது மற்றும் C/C++ ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட பயனர் நட்பு IDE மற்றும் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட நிரலாக்க மொழியை வழங்குகிறது.

ஆர்டுயினோ தளத்தின் முக்கிய கூறுகள்:

• ஆர்டுயினோ போர்டுகள்: டிஜிட்டல் மற்றும் அனலாக் பின்கள், சீரியல் கம்யூனிகேஷன் மற்றும் மின்சாரம் போன்ற பல்வேறு அம்சங்களைக் கொண்ட நுண்செயலி போர்டுகள். எடுத்துக்காட்டுகள்: ஆர்டுயினோ யூனோ, ஆர்டுயினோ நானோ, ஆர்டுயினோ மெகா மற்றும் ஆர்டுயினோ ட்யூ.
• ஆர்டுயினோ IDE: ஆர்டுயினோ போர்டுகளில் குறியீட்டை எழுதுவதற்கும், தொகுப்பதற்கும் மற்றும் பதிவேற்றுவதற்கும் ஆன ஒருங்கிணைந்த மேம்பாட்டுச் சூழல். இது ஒரு குறியீடு எடிட்டர், தொகுப்பி மற்றும் சீரியல் மானிட்டர் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.
• ஆர்டுயினோ நிரலாக்க மொழி: C/C++ இன் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட பதிப்பு, பயன்பாட்டின் எளிமை மற்றும் வாசிப்புத் திறனில் கவனம் செலுத்துகிறது.
• நூலகங்கள்: சென்சார்களைக் கட்டுப்படுத்துதல், டிஸ்ப்ளேக்களுடன் தொடர்புகொள்வது மற்றும் இணையத்துடன் இணைப்பது போன்ற பொதுவான பணிகளை எளிதாக்கும் முன் எழுதப்பட்ட குறியீடு நூலகங்கள்.

ஆர்டுயினோவுடன் தொடங்குவது:

1. ஆர்டுயினோ IDE-ஐ பதிவிறக்கி நிறுவவும்: அதிகாரப்பூர்வ ஆர்டுயினோ வலைத்தளத்திலிருந்து (arduino.cc).
2. உங்கள் ஆர்டுயினோ போர்டை உங்கள் கணினியுடன் இணைக்கவும்: ஒரு USB கேபிளைப் பயன்படுத்தவும்.
3. உங்கள் போர்டு மற்றும் போர்ட்டைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்: ஆர்டுயினோ IDE-இல் (Tools > Board and Tools > Port).
4. உங்கள் முதல் நிரலை எழுதுங்கள் (எ.கா., Blink): உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு இணையான கிளாசிக் "வணக்கம், உலகமே!", இதில் ஒரு LED ஆன் மற்றும் ஆஃப் ஆக ஒளிரும்.
5. உங்கள் ஆர்டுயினோ போர்டில் குறியீட்டைப் பதிவேற்றவும்: ஆர்டுயினோ IDE-இல் உள்ள "Upload" பொத்தானைக் கிளிக் செய்யவும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு LED-ஐ ஒளிரச் செய்தல்:

// LED பின்னை வரையறுக்கவும்
const int ledPin = 13;

void setup() {
  // LED பின்னை ஒரு வெளியீடாக அமைக்கவும்
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // LED-ஐ ஆன் செய்யவும்
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  // ஒரு வினாடி காத்திருக்கவும்
  delay(1000);
  // LED-ஐ ஆஃப் செய்யவும்
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  // ஒரு வினாடி காத்திருக்கவும்
  delay(1000);
}

ஆர்டுயினோ தளம் நுண்செயலி நிரலாக்கத்தில் ஆர்வமுள்ள ஆரம்பநிலையாளர்களுக்கு ஒரு சிறந்த நுழைவாயிலாகும். இந்த செயல்முறையின் மூலம் உங்களுக்கு வழிகாட்ட ஏராளமான ஆன்லைன் பயிற்சிகள், படிப்புகள் மற்றும் சமூக வளங்கள் உடனடியாகக் கிடைக்கின்றன. இது உலகெங்கிலும் உள்ள கற்பவர்களுக்கு அவர்களின் பின்னணியைப் பொருட்படுத்தாமல் அணுகக்கூடியதாக அமைகிறது.

ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவுடன் வேலை செய்தல்: ஒரு வித்தியாசமான அணுகுமுறை

ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோ என்பது ராஸ்பெர்ரி பை அறக்கட்டளையால் வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு குறைந்த விலை, உயர் செயல்திறன் கொண்ட நுண்செயலி போர்டு ஆகும். இது RP2040 நுண்செயலியைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு இரட்டை-கோர் ARM Cortex-M0+ செயலி ஆகும். இது உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளைக் கற்றுக்கொள்வதற்கான ஒரு வித்தியாசமான அணுகுமுறையை வழங்குகிறது மற்றும் குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஆர்டுயினோவிற்கு ஒரு நல்ல மாற்றாகும்.

ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவின் முக்கிய அம்சங்கள்:

• RP2040 நுண்செயலி: இரட்டை-கோர் ARM Cortex-M0+ செயலி, 133 MHz வரை கடிகார வேகம்.
• நினைவகம்: 264KB SRAM.
• ஃபிளாஷ் நினைவகம்: 2MB ஆன்-போர்டு ஃபிளாஷ் நினைவகம்.
• I/O: 26 பல்செயல்பாட்டு GPIO பின்கள்.
• இடைமுகங்கள்: UART, SPI, I2C மற்றும் பிற தொடர்பு நெறிமுறைகள்.
• செலவு குறைவானது: மிகவும் மலிவானது, இது அனைத்து அளவிலான திட்டங்களுக்கும் ஏற்றதாக அமைகிறது.
• நிரலாக்க மொழிகள்: C/C++ மற்றும் மைக்ரோபைத்தானுக்கு ஆதரவு.

ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள்:

• இரட்டை-கோர் செயலி: மேம்பட்ட செயல்திறனுக்காக இணையான செயலாக்கத்தை செயல்படுத்துகிறது.
• உயர் செயல்திறன்: பிற குறைந்த-நிலை MCUs உடன் ஒப்பிடும்போது, இது அதிக கணினி சக்தியை வழங்குகிறது.
• நெகிழ்வான நிரலாக்க விருப்பங்கள்: C/C++ மற்றும் மைக்ரோபைத்தான் இரண்டையும் வழங்குகிறது.
• குறைந்த செலவு: பரந்த அளவிலான திட்டங்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவுடன் தொடங்குவது (மைக்ரோபைத்தான் பயன்படுத்தி):

1. Thonny IDE-ஐ பதிவிறக்கி நிறுவவும்: மைக்ரோபைத்தானுக்காக முன் கட்டமைக்கப்பட்ட ஒரு பைத்தான் IDE.
2. உங்கள் ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவை உங்கள் கணினியுடன் இணைக்கவும்: ஒரு USB கேபிளைப் பயன்படுத்தி.
3. பிக்கோவில் மைக்ரோபைத்தான் மென்பொருளை நிறுவவும்: Thonny IDE-இல் உள்ள வழிமுறைகளைப் பின்பற்றவும்.
4. உங்கள் முதல் நிரலை எழுதுங்கள் (எ.கா., Blink): ஆர்டுயினோ எடுத்துக்காட்டைப் போலவே, இந்த நிரல் ஆன்-போர்டு LED-ஐ ஒளிரச் செய்யும்.
5. குறியீட்டை பதிவேற்றி இயக்கவும்: உங்கள் குறியீட்டை ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவில் சேமித்து, Thonny IDE-ஐப் பயன்படுத்தி குறியீட்டை இயக்கவும்.

எடுத்துக்காட்டு: ராஸ்பெர்ரி பை பிக்கோவில் மைக்ரோபைத்தான் மூலம் ஒரு LED-ஐ ஒளிரச் செய்தல்:

import machine
import time

led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)  # GPIO 25 என்பது உள்ளமைக்கப்பட்ட LED ஆகும்

while True:
  led.value(1)  # LED-ஐ ஆன் செய்
  time.sleep(0.5)
  led.value(0)  # LED-ஐ ஆஃப் செய்
  time.sleep(0.5)

நுண்செயலி நிரலாக்கத்தில் மேம்பட்ட கருத்துக்கள்

நீங்கள் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் மேம்பாட்டில் முன்னேறும்போது, மேம்பட்ட கருத்துக்களை சந்திப்பீர்கள்:

• நிகழ்நேர இயக்க முறைமைகள் (RTOS): நிகழ்நேர பயன்பாடுகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட இயக்க முறைமைகள். அவை பணி அட்டவணையிடல், செயல்முறைகளுக்கு இடையேயான தொடர்பு மற்றும் வள மேலாண்மை போன்ற அம்சங்களை வழங்குகின்றன. பொதுவான RTOS-களில் FreeRTOS, RT-Thread மற்றும் Zephyr ஆகியவை அடங்கும்.
• குறுக்கீடு கையாளுதல் (Interrupt Handling): வெளிப்புற நிகழ்வுகள் அல்லது சிக்னல்களுக்கு பதிலளிப்பதற்கான ஒரு பொறிமுறை. குறுக்கீடுகள் நுண்செயலியை தொடர்ந்து அவற்றைச் சோதிக்காமல் நிகழ்வுகளுக்கு விரைவாக பதிலளிக்க அனுமதிக்கின்றன.
• டிஜிட்டல் சிக்னல் செயலாக்கம் (DSP): டிஜிட்டல் சிக்னல்களைச் செயலாக்குவதற்கான நுட்பங்கள். இதில் வடிகட்டுதல், சத்தம் குறைத்தல் மற்றும் தரவு சுருக்கம் போன்ற செயல்பாடுகள் அடங்கும்.
• தொடர்பு நெறிமுறைகள்: UART, SPI, I2C, CAN, மற்றும் ஈதர்நெட் போன்ற தொடர்பு நெறிமுறைகளைப் புரிந்துகொண்டு செயல்படுத்துவது நுண்செயலிகளை பிற சாதனங்கள் மற்றும் நெட்வொர்க்குகளுடன் இணைப்பதற்கு அவசியமானது.
• சக்தி மேலாண்மை: உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளில் மின் நுகர்வை மேம்படுத்துவதற்கான நுட்பங்கள், இதில் குறைந்த-சக்தி முறைகள், கடிகார கேட்டிங் மற்றும் சாதனங்களின் திறமையான பயன்பாடு ஆகியவை அடங்கும்.
• வழுதிருத்தும் நுட்பங்கள்: பிரேக் பாயிண்ட்டுகளை அமைப்பது, நினைவகத்தை ஆய்வு செய்வது மற்றும் நிரல் செயல்பாட்டைப் பகுப்பாய்வு செய்வது உட்பட, வழுதிருத்திகளை திறம்படப் பயன்படுத்தக் கற்றுக்கொள்வது.
• உட்பொதிக்கப்பட்ட பாதுகாப்பு: பாதுகாப்பான துவக்கம், குறியாக்கம் மற்றும் அங்கீகாரம் ஆகியவற்றைச் செயல்படுத்துவது உட்பட, சைபர் தாக்குதல்களிலிருந்து உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளைப் பாதுகாத்தல்.

கற்றல் மற்றும் மேலதிக ஆய்விற்கான வளங்கள்

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் மற்றும் நுண்செயலி நிரலாக்கம் பற்றி மேலும் அறிய ஏராளமான வளங்கள் உள்ளன:

• ஆன்லைன் படிப்புகள்: Coursera, edX, Udemy, மற்றும் பிற ஆன்லைன் தளங்கள் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள், நுண்செயலி நிரலாக்கம் மற்றும் தொடர்புடைய தலைப்புகளில் படிப்புகளை வழங்குகின்றன. உலகளவில் புகழ்பெற்ற பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் நிறுவனங்களிலிருந்து படிப்புகளைத் தேடுங்கள்.
• புத்தகங்கள்: பல சிறந்த புத்தகங்கள் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் வடிவமைப்பு, நுண்செயலி நிரலாக்கம் மற்றும் குறிப்பிட்ட நுண்செயலி கட்டமைப்புகளை உள்ளடக்கியுள்ளன.
• பயிற்சிகள் மற்றும் ஆவணங்கள்: நுண்செயலி உற்பத்தியாளர்கள் (எ.கா., STMicroelectronics, Microchip) விரிவான ஆவணங்கள், தரவுத்தாள்கள் மற்றும் பயன்பாட்டுக் குறிப்புகளை வழங்குகிறார்கள்.
• மன்றங்கள் மற்றும் சமூகங்கள்: கேள்விகளைக் கேட்கவும், அனுபவங்களைப் பகிர்ந்து கொள்ளவும் மற்றும் மற்றவர்களிடமிருந்து கற்றுக்கொள்ளவும் ஆன்லைன் சமூகங்களுடன் (எ.கா., Stack Overflow, Arduino மன்றங்கள், Raspberry Pi மன்றங்கள்) ஈடுபடுங்கள். செயலில் உள்ள சமூகங்கள் உலகம் முழுவதும் உள்ளன மற்றும் பிராந்திய குறிப்பிட்ட ஆலோசனைகளையும் வழங்குகின்றன.
• மேம்பாட்டுப் பலகைகள்: நேரடி அனுபவத்தைப் பெற வெவ்வேறு நுண்செயலி மேம்பாட்டுப் பலகைகளுடன் (Arduino, Raspberry Pi Pico, STM32 Nucleo, போன்றவை) பரிசோதனை செய்யுங்கள்.
• திட்டங்கள்: உங்கள் அறிவைப் பயன்படுத்தவும் மற்றும் நடைமுறை அனுபவத்தைப் பெறவும் தனிப்பட்ட திட்டங்களில் வேலை செய்யுங்கள். எளிய திட்டங்களுடன் தொடங்கி, படிப்படியாக சிக்கலான தன்மையை அதிகரிக்கவும். IoT சாதனங்கள், சிறிய ரோபோக்கள் அல்லது தனிப்பயன் மின்னணுவியலை உருவாக்குங்கள்.
• வன்பொருள் குறிப்புகள்: குறிப்பிட்ட கூறுகளுக்கான தரவுத்தாள்கள் முக்கியமானவை.

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் எதிர்காலம்

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகின்றன, அவற்றின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும் அற்புதமான போக்குகளுடன்:

• பொருட்களின் இணையம் (IoT): IoT-இன் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சி அதிக இணைக்கப்பட்ட சாதனங்களுக்கான தேவையைக் கொண்டுவரும், இதற்கு மேலும் அதிநவீன உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் தேவைப்படும்.
• செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) மற்றும் இயந்திர கற்றல் (ML): உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளில் AI மற்றும் ML திறன்களை ஒருங்கிணைப்பது, கற்றுக்கொள்ளவும் மாற்றியமைக்கவும் கூடிய புத்திசாலித்தனமான சாதனங்களை செயல்படுத்தும்.
• எட்ஜ் கம்ப்யூட்டிங் (Edge Computing): நெட்வொர்க்கின் விளிம்பில் (எ.கா., சாதனத்தில்) தரவைச் செயலாக்குவது தாமதத்தைக் குறைத்து செயல்திறனை மேம்படுத்தும்.
• பாதுகாப்பு: புதிய பாதுகாப்பு நெறிமுறைகள் மற்றும் வன்பொருள் அடிப்படையிலான பாதுகாப்பு அம்சங்களுடன், சைபர் தாக்குதல்களிலிருந்து உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளைப் பாதுகாப்பதில் அதிக கவனம் செலுத்துதல்.
• குறைந்த-சக்தி வடிவமைப்பு: ஆற்றல்-திறனுள்ள உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரிக்கும், குறிப்பாக பேட்டரியில் இயங்கும் சாதனங்களுக்கு.
• மினியேட்டரைசேஷன்: சாதனங்களின் மேலும் சிறியதாக்குதல், மேலும் சிறிய மற்றும் சக்திவாய்ந்த உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
• கிளவுட் சேவைகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு: தரவு பகுப்பாய்வு, தொலைநிலை மேலாண்மை மற்றும் ஓவர்-தி-ஏர் புதுப்பிப்புகளை செயல்படுத்த கிளவுட் தளங்களுடன் தடையற்ற ஒருங்கிணைப்பு.

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் துறை பொறியாளர்கள், டெவலப்பர்கள் மற்றும் பிற நிபுணர்களுக்கு ஏராளமான தொழில் வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது. இந்தத் துறையில் திறமையான நிபுணர்களுக்கான தேவை அதிகமாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது தொழில்நுட்பத்தில் ஆர்வமுள்ளவர்களுக்கு ஒரு சிறந்த தொழில் பாதையாக அமைகிறது.

முடிவுரை

நுண்செயலி நிரலாக்கம் என்பது உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் உலகில் ஒரு அடிப்படைத் திறமையாகும். இந்த வழிகாட்டி ஒரு விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்கியுள்ளது, முக்கிய கருத்துக்கள், நிரலாக்க மொழிகள், வன்பொருள் பரிசீலனைகள் மற்றும் நடைமுறை எடுத்துக்காட்டுகளை உள்ளடக்கியது. அர்ப்பணிப்பு மற்றும் சரியான வளங்களுக்கான அணுகலுடன், எவரும் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளை வடிவமைக்க, உருவாக்க மற்றும் நிரலாக்கத் தேவையான அறிவு மற்றும் திறன்களைப் பெறலாம். எளிய LED ஒளிரச் செய்வதிலிருந்து சிக்கலான IoT பயன்பாடுகள் வரை, சாத்தியக்கூறுகள் முடிவற்றவை. தொடர்ந்து ஆராய்ந்து, பரிசோதனை செய்து, உருவாக்குங்கள். உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் எதிர்காலம் பிரகாசமானது, அதன் ஒரு பகுதியாக இருப்பதற்கான வாய்ப்பு உங்களுக்கு உள்ளது. உங்கள் பயணத்தை இன்றே தொடங்குங்கள்!