:مقدمة عن الانظمة المدمجة 1- تعريف الانظمة المدمجة 2- التطبيقات التي تستخدم بها الأنظمة المدمجة. 3- مكونات النظام المدمج. 4- مراحل تطوير الأنظمة المدمجة.

1. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫اساسيات‬
‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫عن‬ ‫مقدمة‬

2. ‫المحاضرة‬ ‫هذه‬ ‫في‬ ‫سنتعلم‬ ‫ماذا‬
.1‫المدمج‬ ‫النظام‬ ‫تعريف‬.
.2‫المدم‬ ‫األنظمة‬ ‫بها‬ ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫التطبيقات‬‫جة‬.
.3‫المدمج‬ ‫النظام‬ ‫مكونات‬.
.4‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬.

3. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تعريف‬

4. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تعريف‬
‫النظام‬‫المدمج‬‫او‬‫كما‬‫يسمى‬‫في‬‫بعض‬‫األحيان‬"‫النظام‬‫المضمن‬"‫هو‬‫أي‬
‫نظام‬‫حاسوبي‬‫صغير‬‫الحجم‬‫يقوم‬‫بمجموعة‬‫من‬‫الوظائف‬‫التي‬‫تخدم‬‫أداة‬‫او‬
‫منتج‬‫معين‬.
‫غالبا‬‫ال‬‫تباع‬‫هذه‬‫األنظمة‬‫المدمجة‬‫للناس‬‫مباشرة‬‫ولكنها‬‫تكون‬"‫مدمج‬‫ة‬
Embedded"‫مع‬‫منتج‬‫معين‬.
‫فمثال‬‫عند‬‫شراء‬‫سيارة‬‫حديثة‬‫او‬‫فرن‬‫ميكروويف‬‫او‬‫غسالة‬‫كهربائ‬‫ية‬‫او‬
‫حتى‬‫مكيف‬‫هواء‬‫فأنك‬‫ستجد‬‫ان‬‫جميع‬‫هذه‬‫المنتجات‬‫أصبحت‬‫تحتو‬‫ي‬‫على‬
‫حواسيب‬‫صغيرة‬‫تقدم‬‫وظائف‬‫تحكم‬‫ذكية‬‫مما‬‫يجعل‬‫كل‬‫المنتجات‬‫ا‬‫لسابقة‬
‫تحتوي‬‫على‬‫نظم‬‫مدمجة‬.

5. ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫التطبيقات‬
‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫بها‬

6. ‫األنظم‬ ‫بها‬ ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫التطبيقات‬‫ة‬
‫المدمجة‬_1
‫التحكم‬‫االلي‬‫مثل‬‫األنظمة‬‫المدمجة‬‫الموجودة‬‫في‬
‫المصانع‬,‫الطائرات‬,‫الصواريخ‬‫واالقمار‬‫الصناعي‬‫ة‬
‫واي‬‫ماكينة‬‫تعمل‬‫بصورة‬‫تلقائية‬(‫اوتوماتيكي‬‫ة‬)‫هذه‬
‫األنظمة‬‫جميعها‬‫تضم‬‫لغرض‬‫واحد‬‫فقط‬‫وهو‬‫التحك‬‫م‬
‫في‬‫منتج‬‫معين‬.

7. ‫األنظم‬ ‫بها‬ ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫التطبيقات‬‫ة‬
‫المدمجة‬_2
‫المنتجات‬‫الخدمية‬‫مثل‬‫المنتجات‬‫التي‬‫عادة‬
‫نشتريها‬‫ألنفسنا‬‫في‬‫المنزل‬‫او‬‫المكتب‬‫مث‬‫ل‬‫المكيف‬
‫الهواء‬‫او‬‫الميكروويف‬‫الذي‬‫يحتوي‬‫على‬‫نظام‬
‫تحكم‬‫الكتروني‬‫في‬‫الحرارة‬.

8. ‫األنظم‬ ‫بها‬ ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫التطبيقات‬‫ة‬
‫المدمجة‬_3
‫المنتجات‬‫الترفيهية‬‫مثل‬‫منصات‬‫األلعاب‬
Wii,Gameboy,Xbox‫وكذلك‬‫المنتجات‬
‫أصبحت‬‫تحمل‬‫وصف‬"‫ذكية‬"‫مثل‬‫الهواتف‬
‫الذكية‬,‫الساعات‬‫الذكية‬‫وحتى‬‫أنظمة‬‫التلفاز‬
‫الحديثة‬‫جميعها‬‫تعتبر‬‫أنظمة‬‫مدمجة‬.

9. ‫األنظم‬ ‫بها‬ ‫تستخدم‬ ‫التي‬ ‫التطبيقات‬‫ة‬
‫المدمجة‬_4
‫أنظمة‬‫االتصاالت‬‫الحديثة‬‫والتي‬‫لها‬‫نصيب‬‫كبير‬‫من‬‫هذا‬
‫المجال‬‫خاصة‬‫بعد‬‫ظهور‬‫تقنيات‬‫االتصال‬‫الالسلكي‬‫م‬‫ثل‬
Bluetooth‫وال‬Wi-Fi‫حيث‬‫تحولت‬‫األجيال‬‫القديمة‬‫من‬
‫أنظمة‬‫االتصاالت‬‫التي‬‫كانت‬‫تعتمد‬‫على‬Analog
Electronics‫الى‬‫تقنيات‬‫المعالجة‬‫الرقمية‬‫المعتمدة‬‫ع‬‫لى‬
‫األنظمة‬‫المدمجة‬‫مثال‬‫جميع‬‫أجهزة‬‫الموجهات‬Routers
‫التي‬‫توفر‬‫لنا‬‫األنترنت‬‫ماهي‬‫اال‬Embedded Linux
System‫وكذلك‬‫أنظمة‬‫الراديو‬‫القايلة‬‫للبرمجة‬SDR
‫وشبكات‬‫المحمول‬‫هي‬‫أيضا‬‫نوع‬‫من‬‫األنظمة‬‫المدمجة‬
‫عالية‬‫األداء‬.

10. ‫المدمج‬ ‫النظام‬ ‫مكونات‬

11. ‫المدمج‬ ‫النظام‬ ‫مكونات‬
‫عادة‬‫ما‬‫تكون‬‫األنظمة‬‫المدمجة‬‫من‬3‫مكونات‬‫رئيسية‬:
•‫المتحكم‬‫الدقيق‬Microcontroller‫والذي‬‫يعتبر‬‫العقل‬‫المتحكم‬‫في‬‫النظام‬.
•‫أدوات‬‫االدخال‬Input devices‫مثل‬‫الحساسات‬‫المختلفة‬,‫ازرار‬‫الضغط‬‫او‬‫أي‬
‫وسيلة‬‫ادخال‬‫معلومات‬‫المتحكم‬.
•‫أدوات‬‫اإلخراج‬Output devices‫والتي‬‫تسمى‬‫في‬‫بعض‬‫الحاالت‬
Actuators‫وتعتبر‬‫كل‬‫ما‬‫يتحكم‬‫به‬‫ال‬Microcontroller‫مثل‬‫المحركات‬
Motors,‫الشاشات‬LCD,‫سماعات‬‫صوتية‬...‫الخ‬.
‫يتم‬‫اختصار‬‫أدوات‬‫االدخال‬‫واإلخراج‬‫بكلمة‬I/O‫وهي‬‫اختصار‬(Input/Output
Devices)

12. ‫المدمج‬ ‫النظام‬ ‫مكونات‬

13. ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫المدمجة‬

14. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫قبل‬‫البدء‬‫في‬‫تعلم‬‫صناعة‬‫األنظمة‬‫المدمجة‬‫علينا‬‫ان‬‫ن‬‫فهم‬
‫الخطوات‬‫التي‬‫تساعدك‬‫على‬‫التخطيط‬‫لمشروع‬‫ناجح‬
‫وفعال‬.
‫الصورة‬‫التالية‬‫توضح‬‫الخطوات‬‫التي‬‫يتبعها‬‫مصممو‬‫ا‬‫ألنظمة‬
‫المدمجة‬‫في‬‫تطوير‬‫أي‬‫منتج‬‫بداية‬‫من‬‫الفكرة‬‫حتى‬‫صن‬‫اعة‬
‫المنتج‬‫بصورة‬‫تجارية‬,‫كما‬‫نرى‬‫هناك‬‫مساران‬‫اساسيان‬
‫وهما‬‫تصميم‬‫ال‬Software‫وتصميم‬‫ال‬Hardware.

15. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬

16. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫أوال‬:‫المتحكمات‬ ‫برامج‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫مثل‬‫جميع‬‫أنظمة‬‫الحواسيب‬‫في‬‫العالم‬‫نجد‬‫ان‬‫المتحك‬‫مات‬
‫الدقيقة‬‫ال‬‫يمكنها‬‫ان‬‫تعمل‬‫دون‬‫برنامج‬‫يكتب‬‫بداخل‬‫ها‬‫وهذا‬
‫البرنامج‬‫يجب‬‫ان‬‫يكتب‬‫بالصيغة‬‫الثنائية‬‫الرقم‬‫ية‬
Binary‫فقط‬‫الصفر‬‫والواحد‬,‫هذه‬‫الصيغة‬‫غير‬‫مناس‬‫بة‬
‫للفهم‬‫بالنسبة‬‫للبشر‬‫ويجب‬‫تفسيرها‬.‫لذا‬‫تقو‬‫م‬‫بعض‬
‫الشركات‬‫المصنعة‬‫للمعالجات‬‫والمتحكمات‬‫الدقيقة‬
‫بصناعة‬‫بعض‬‫األدوات‬‫البرمجية‬‫التي‬‫تسهل‬‫على‬
‫المطورين‬‫ان‬‫يصنعوا‬‫برامج‬‫بلغات‬‫مفهومة‬‫وقابلة‬
‫للقراءة‬.

17. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫أوال‬:‫المتحكمات‬ ‫برامج‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫في‬‫البداية‬‫كانت‬‫الشركات‬‫تصمم‬‫برمجيات‬‫التجميع‬
Assemblers‫التي‬‫توفر‬‫للمطور‬‫مجموعة‬‫من‬‫األوامر‬‫تسمى‬
‫أوامر‬‫التجميع‬Assembly Instructions.
‫والتي‬‫كانت‬‫أوامر‬‫قصيرة‬‫وسهلة‬‫نسبيا‬‫مثل‬ADD(‫اجمع‬
‫رقمين‬)‫او‬SUB(‫اطرح‬‫رقمين‬),‫ولكن‬‫كانت‬‫هناك‬‫عيوب‬
‫كثيرة‬‫لكتابة‬‫البرامج‬‫بهذه‬‫اللغة‬‫مثل‬‫الحجم‬‫والوقت‬,‫ح‬‫تى‬‫ان‬
‫بعض‬‫البرامج‬‫كنت‬‫تصل‬‫الى‬‫عشرات‬‫االالف‬‫من‬‫السطور‬.

18. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫أوال‬:‫المتحكمات‬ ‫برامج‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫بعدها‬‫ظهرت‬‫لغات‬‫عالية‬‫المستوى‬High Level
Language‫مثل‬‫لغة‬‫سي‬.‫وهي‬‫لغات‬‫تسهل‬‫كتابة‬‫الك‬‫ود‬
‫البرمجي‬‫وتحويلة‬‫الى‬‫لغة‬‫االلة‬‫تلقائيا‬‫عن‬‫طريق‬
‫المترجمات‬Compilers‫وبذلك‬‫أصبحت‬‫عملية‬‫تطوير‬
‫الكود‬‫اسهل‬‫بكثير‬.

19. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫أوال‬:‫المتحكمات‬ ‫برامج‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫باستخدام‬‫لغة‬‫السي‬‫يمكننا‬‫تطوير‬‫برامج‬‫المتحكمات‬‫الدقي‬‫قة‬‫كالتالي‬:
1-‫كتابة‬‫البرنامج‬‫بلغة‬C:‫في‬‫هذه‬‫المرحلة‬‫نستخدم‬‫لغة‬‫السي‬
‫للتعبير‬‫عن‬‫الوظائف‬‫التي‬‫نريد‬‫تنفيذها‬‫من‬‫المتحكم‬‫الدق‬‫يق‬.
2-‫توليد‬‫ملف‬‫ال‬Hex:‫هو‬‫الملف‬‫الذي‬‫يحتوي‬‫على‬‫البرنامج‬
‫الحقيقي‬‫الذي‬‫سيخزن‬‫داخل‬‫ذاكرة‬‫المتحكم‬‫ويتم‬‫توليده‬‫تلق‬‫ائيا‬‫من‬
‫تحويل‬‫الكود‬‫المكتوب‬‫بلغة‬‫السي‬‫الى‬‫األوامر‬‫البرمجية‬‫بص‬‫يغة‬
‫ال‬hex.

20. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫أوال‬:‫المتحكمات‬ ‫برامج‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫باستخدام‬‫لغة‬‫السي‬‫يمكننا‬‫تطوير‬‫برامج‬‫المتحكمات‬‫الدقيقة‬
‫كالتالي‬:
3-‫رفع‬‫البرنامج‬‫من‬‫الحاسوب‬‫الى‬‫ذاكرة‬‫المتحكم‬:‫هذه‬
‫المرحلة‬‫التي‬‫يتم‬‫كتابة‬(‫او‬‫كما‬‫يميها‬‫البعض‬‫بعملي‬‫ة‬‫حرق‬
burn)‫البيانات‬‫الرقمية‬‫داخل‬‫ذاكرة‬‫المتحكم‬‫ليبدا‬‫بت‬‫نفيذها‬
‫حيث‬‫يقوم‬‫برنامج‬‫الرفع‬uploader‫بقراءة‬‫ملف‬‫ال‬Hex
‫وتحويل‬‫القيم‬‫المسجلة‬‫الى‬‫بداخلة‬‫الى‬‫بيانات‬‫ثنائ‬‫يه‬binary
‫ثم‬‫يقوم‬‫بكتابتها‬‫داخل‬‫العنوانين‬‫المخصصة‬‫لها‬‫في‬‫ذاكرة‬
‫المتحكم‬.

21. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫أوال‬:‫المتحكمات‬ ‫برامج‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫باستخدام‬‫لغة‬‫السي‬‫يمكننا‬‫تطوير‬‫برامج‬‫المتح‬‫كمات‬
‫الدقيقة‬‫كالتالي‬:
4-‫اختبار‬‫البرنامج‬‫واكتشاف‬‫األخطاء‬:‫في‬‫هذه‬
‫المرحلة‬‫يتم‬‫تشغيل‬‫المتحكم‬‫الدقيق‬‫على‬‫لوحه‬‫ا‬‫لتجارب‬
‫او‬‫على‬Test kit‫للتأكد‬‫من‬‫ان‬‫البرنامج‬‫ينفذ‬‫المطل‬‫وب‬
‫او‬‫الكتشاف‬‫أي‬‫أخطاء‬,‫وقد‬‫يتم‬‫تكرار‬‫هذا‬‫االمر‬
‫عشرات‬‫المرات‬‫حتى‬‫نصل‬‫الى‬‫برنامج‬‫يؤدي‬‫جميع‬
‫الوظائف‬‫المطلوبة‬‫منه‬‫بأقل‬‫نسبة‬‫حطأ‬.

22. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫ثانيا‬:‫العتاد‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫لتطوير‬‫أي‬‫مشروع‬‫سنحتاج‬‫ان‬‫نوصل‬‫المتحكم‬‫الدقيق‬‫بالمكونات‬
‫االلكترونية‬‫التي‬‫سيتحكم‬‫بها‬‫وهو‬‫ما‬‫يعرف‬‫بمفهوم‬‫ال‬Devices
Interfacing(‫مواجهة‬‫األجهزة‬‫المختلفة‬)‫فالمتحكم‬‫الدقيق‬‫ال‬‫يعمل‬
‫بمفردة‬‫وانما‬‫يحتاج‬‫أجهزة‬‫أخرى‬‫ليستقبل‬‫منها‬‫القراءات‬(‫مثل‬‫الحس‬‫اسات‬
Sensors)‫او‬‫ليتحكم‬‫بها‬‫مثل‬‫الشاشات‬‫والمحركات‬.
‫هناك‬‫طريقتين‬‫أساسيتين‬‫لعمل‬‫ذلك‬‫وهما‬,‫استخدام‬‫اللوحات‬‫التطو‬‫يرية‬
Development Kit‫او‬‫استخدام‬‫لوحة‬‫التجارب‬Breadboard,‫كل‬
‫طريقة‬‫لها‬‫مميزات‬‫وعيوب‬.

23. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫ثانيا‬:‫العتاد‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
Development Kit
‫الدقيق‬ ‫المتحكم‬ ‫من‬ ‫مكونة‬ ‫اختبار‬ ‫لوحة‬ ‫هي‬+‫االلكتر‬ ‫العناصر‬ ‫من‬ ‫كبيرة‬ ‫مجموعة‬‫ونية‬
‫شاشة‬ ‫مثل‬ ‫للتشغيل‬ ‫جاهزة‬ ‫بصورة‬ ‫به‬ ‫المتصلة‬LCD,‫مفاتيح‬ ‫لوحة‬,‫تحكم‬ ‫ازرار‬,
‫وضوئية‬ ‫حرارية‬ ‫حساسات‬,‫ريالي‬Relay‫محول‬ ‫مثل‬ ‫الرقمية‬ ‫االتصال‬ ‫أدوات‬ ‫وبعض‬
RS232‫ذلك‬ ‫من‬ ‫اقل‬ ‫او‬ ‫اكثر‬ ‫بها‬ ‫يوجد‬ ‫وقد‬.
‫ت‬ ‫قد‬ ‫ما‬ ‫معظم‬ ‫على‬ ‫تحتوي‬ ‫فهي‬ ‫كبيرة‬ ‫بصورة‬ ‫التطوير‬ ‫عملية‬ ‫تسهل‬ ‫اللوحات‬ ‫هذه‬‫حتاجه‬
‫مك‬ ‫لشراء‬ ‫تحتاج‬ ‫لن‬ ‫وبالتالي‬ ‫البعض‬ ‫ببعضها‬ ‫ومتصلة‬ ‫جاهزة‬ ‫واحدة‬ ‫لوحة‬ ‫على‬‫ونات‬
‫االلكترون‬ ‫الدوائر‬ ‫بناء‬ ‫وقت‬ ‫عليك‬ ‫وستوفر‬ ‫إضافية‬ ‫عناصر‬ ‫توصيل‬ ‫او‬ ‫أخرى‬‫ية‬.

24. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫ثانيا‬:‫العتاد‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬

25. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫ثانيا‬:‫العتاد‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫التجارب‬ ‫لوحة‬Breadboard
‫الطريقة‬‫الثانية‬‫هي‬‫استخدام‬‫لوحة‬‫التجارب‬‫البالستيكية‬‫والتي‬‫ت‬‫ساعدك‬‫على‬
‫بناء‬‫أي‬‫دائرة‬‫الكترونية‬‫باستخدام‬‫االسالك‬,‫تتميز‬‫هذه‬‫اللوحة‬‫بـأن‬‫ه‬‫يمكنك‬‫بناء‬
‫أي‬‫دائرة‬‫قد‬‫تخطر‬‫على‬‫بالك‬‫فمن‬‫السهل‬‫ان‬‫تفك‬‫وتركب‬‫أي‬‫عنصر‬‫أ‬‫و‬
‫شريحة‬‫الكترونية‬(‫من‬‫نوع‬DIP)‫على‬‫هذه‬‫اللوحة‬.

26. ‫المدمجة‬ ‫األنظمة‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬
‫ثانيا‬:‫العتاد‬ ‫تطوير‬ ‫مراحل‬

27. ‫االول‬ ‫الفصل‬ ‫نهاية‬

28. Eng. Elaf Ahmed Saeed
Email: elafe1888@gmail.com
LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/elaf-a-saeed
Facebook: https://www.facebook.com/profile.php?id=100004305557442
GitHub: https://github.com/ElafAhmedSaeed
YouTube: https://youtube.com/channel/UCE_RiXkyqREUdLAiZcbBqSg