رقائق الذكاء: عندما يلتقي العالم الرقمي بالعالم الحقيقي

تخيل عالمًا حيث تتحول السيارات إلى روبوتات ذكية، و حيث تتكلم الأجهزة المنزلية بلغة البشر، و حيث يتعرف الهاتف على صاحبَه من خلال بصمات أصابعه. هل هذا مجرد خيال علمي؟ أم أنه واقعٌ وشيك بفضل الأنظمة المدمجة التي تُشكل قِطعًا أساسية في عالم الإلكترونيات الرقمية ؟

تُشبه أنظمة المدمجة "أدمغة صغيرة" متخصصة في أداء وظائف محددة، بدلاً من معالجة جميع أنواع البيانات كما تفعل الحواسيب العادية. تعتمد هذه الأنظمة على معالجات دقيقة (Microprocessors) ومُكثفات (Microcontrollers) التي تُبرمج لأداء مهام محددة، مثل تحكم في الضوء و التدفئة في المنزل، أو قياس حركة سيارة على الطريق.

تتكون أنظمة المدمجة من مكونات أساسية مثل الذاكرة و المدخلات و المخرجات و وحدات التحكم و المعالجة. تُبرمج هذه المكونات بلغات برمجة محددة مثل C و Assembly و Python. وتتواصل مع بعضها البعض من خلال بروتوكولات الاتصال مثل I2C و SPI و UART.

تُعتبر أنظمة المدمجة قوة دافعة في مجالات عديدة، من أبرزها:

• الأجهزة المنزلية الذكية: من الثلاجات و غسالات الملابس إلى أجهزة التكييف و المكنسة الكهربائية، تُشغل أنظمة المدمجة العديد من أجهزتنا المنزلية و تُمكننا من تحكم فيها عن بعد.
• السيارات ذاتية القيادة: تُعتمد أنظمة المدمجة في السيارات ذاتية القيادة للتعرف على البيئة المحيطة و التحكم في حركة السيارة.
• الروبوتات الصناعية: تستخدم أنظمة المدمجة في الروبوتات الصناعية لأداء مهام معقدة بدقة و سرعة كبيرة.
• الصحة الإلكترونية: تُستخدم أنظمة المدمجة في أجهزة الطب و الصحة لقياس الضغط و نسبة السكر و تتبع حركة المريض.
• الزراعة الذكية: تستخدم أنظمة المدمجة في المزارع لتحكم في سقاية النباتات و درجة حرارة البيئة و تحديد حالة التربة.

تُشبه أنظمة المدمجة "أوركسترا رقمية" تتفاعل مع بعضها البعض من خلال شبكات الاتصال ومبادلة البيانات. وهذه الشبكات تُشكل نظام معقد من التواصل و التحكم يُطلق عليه "إنترنت الأشياء" (IoT).

مثال على البرمجة في أنظمة المدمجة:

#include <avr/io.h>

int main(void) {
  //  إعداد  الخرج   LED
  DDRB |= (1 << DDB5);  //  تعيين   السن   5   من   منفذ   B   كمخرج 

  while (1) {
    //  تغيير   حالة  LED
    PORTB ^= (1 << PORTB5); //  عكس   حالة   السن   5 
    _delay_ms(500); //  تأخير  للغرض  من  الضوء   الوميض 
  }
}

• هذه البرمجة بسيطة للتحكم في LED متصل مع مُكثف AVR .
• تبدأ بإعلان المدخلات و المخرجات .
• تُعيّن السن 5 من منفذ B كمخرج و يتم ضبط حالتها عن طريق PORTB .
• البرنامج يعكس حالة LED كل نصف ثانية و تُستعمل _delay_ms لتأخير البرنامج.

تُعتبر أنظمة المدمجة من أكثر المجالات إثارة و تقدم في عالم الإلكترونيات الرقمية. لذا لا تُفكر بها ك "أدمغة صغيرة" فقط، بل ب "عالم من الإمكانيات" تُمكن من ابتكار حلول تُغير من حياتنا اليومية.

هل ألهمتك هذه المقالة؟ تواصل معنا للتعرف على أحدث التطورات في مجال الإلكترونيات الرقمية و أنظمة المدمجة!