SISTEMAS EMBEBIDOS Prof Rico Aragn Daniel Oswaldo Secuencia

SISTEMAS EMBEBIDOS Prof. Rico Aragón Daniel Oswaldo Secuencia: 1 CM 22 Contexto Nacional e Internacional ll Por: Casarín Delgado Jonathan Cruz Bautista Reyna Esmeralda García Estrada Estefanía Huerta Zamora Liliana Raquel Linares García Jesús Eduardo

¿QUÉ SON LOS SISTEMAS EMBEBIDOS ? También se le conoce como sistema empotrado; y son equipos que procesan datos digitalmente; es una combinación de hardware y software de computadora, sumado tal vez a algunas piezas mecánicas o de otro tipo, diseñado para tener una función específica. Usan microcontroladores, principalmente. Están optimizados para mejorar tamaño, costo, consumo, confiabilidad y desempeño.

Tampoco podemos confundir una computadora con un sistema embebido, la computadora personal, que si bien también está formada por una combinación de hardware y software más algunas piezas mecánicas (discos rígidos, por ejemplo). No es diseñada para un uso específico. Si no que es posible darle muchos usos diferentes. En cambio los sistemas embebidos son dispositivos que cuentan con un procesador y un programa ejecutándose que les permite funcionar para resolver un problema concreto de forma eficiente. Una de las ventajas de los sistemas embebidos es su flexibilidad.

El desarrollo de los sistemas embebidos tiene sus raíces en la invención del circuito integrado, el desarrollo constante en el campo de la electrónica digital ha dado lugar a dispositivos cada vez más complejos. Entre ellos microprocesadores y los microcontroladores, núcleos principales de cualquier sistema embebido.

ANTECEDENTES: El primer sistema embebido reconocido fue el sistema de guía de Apolo desarrollado por el laboratorio de desarrollo del MIT para las misiones Apolo hacia la luna. Cada vuelo hacia la luna tenía dos de estos sistemas. La función era manejar el sistema de guía inercial de los módulos de excursión lunar.

El primer sistema embebido producido en masa, fue el computador guía del misil norteamericano Minuteman II en 1962. El principal aspecto de diseño del computador del Minuteman, es que además de estar construido con circuitos integrados, permitía reprogramar los algoritmos de guía del misil para la reducción de errores, y permitía realizar pruebas sobre el misil ahorrando así el peso de los cables y conectores.

ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS EMBEBIDOS Los sistemas embebidos “simples” se basan un chip que incluye:

MICROPROCESADOR, MICROCONTROLADOR, DSP O DSC Son el elemento encargado de aportar la ‘inteligencia’ al sistema. El formato en el que la CPU se encuentra puede ser el de microprocesador, microcontrolador, etc. Según este formato, la memoria necesaria puede ir integrada dentro del chip que contiene la CPU, de forma externa a éste o un bajo ambas posibilidades.

MICROPROCESADOR Es un chip que incluye básicamente la CPU y circuitería relacionadas con los buses de datos y memoria. Para poder realizar su tarea se necesitan otro chips adicionales (Sistema mínimo) tales como memoria, circuitos de entrada salida E/S (I/O) y reloj.

MICROCONTROLADOR (MCU) Es un dispositivo que alberga el sistema mínimo dentro de un único chip, esto es, incluye CPU, buses, reloj, memoria ROM, memoria RAM, E/S, otros periféricos tales como conversores A/D, temporizadores (timers), etc.

PROCESADOR DIGITAL DE SEÑAL (DSP) Son microcontroladores o microprocesadores diseñados específicamente, tanto en arquitectura hardware como conjunto de instrucciones, para realizar tareas típicas de procesamiento digital de señales en tiempo real. DSC Dispositivos mixtos microcontrolador/DSP productos. que algunos fabricantes ofrecen dentro de su catálogo de

COMUNICACIONES Los sistemas de comunicaciones adquieren, en el diseño de sistemas embebidos, cada vez mayor importancia. Lo normal es que el SE pueda comunicarse mediante interfaces estándar de comunicaciones por cable o inalámbricas. Así un SE normalmente incorpora puertos de comunicaciones bajo los estándares mas extendidos, bien aquellos que necesitan de un cableado físico o se trate de comunicaciones inalámbricas. Podemos citar: • RS-232 • RS 485 • SPI • CAN • USB • Ethernet • Fibra óptica. • Comunicaciones inalámbricas (Wi. Fi, Wi. Max, Bluetooth, GSM, GPRS, UMTS, DSRC, RFID, etc. )

PRESENTACIÓN El subsistema presentación típico suele ser una pantalla gráfica, táctil, LCD alfanumérico, diodos LED, etc. Por lo general forma parte del interfaz hombre máquina del sistema, si es que lo lleva.

ACTUADORES Denominamos actuadores a los posibles elementos encargados de llevar a cabo las acciones indicadas por la CPU. Entre éstos disponemos de drivers de corriente, controladores de motores eléctricos, conmutadores, relés, etc.

PINES DE E/S ANALÓGICOS Y DIGITALES El módulo de Entrada/Salida (I/O) se encarga de hacer llegar o enviar las señales analógicas y digitales a los diferentes circuitos encargados de su generación y procesamiento. Tal es el caso de la conversión A/D para el procesamiento digital de señales analógicas procedentes de sensores, activación de actuadores mediante circuitos ‘driver’, reconocimiento del estado abierto cerrado de un conmutador o pulsador, encendido de diodos LED, etc.

RELOJ El modulo de reloj es el encargado de generar las diferentes señales de reloj necesarias para la temporización de los circuitos digitales. Habitualmente se parte de un único oscilador principal, cuyas características son de vital importancia en determinadas aplicaciones. Aspectos a tener en cuenta en la selección del tipo de oscilador son: • Frecuencia necesaria y la posible selección de ésta de forma automática. • Estabilidad y precisión de la frecuencia con la temperatura, envejecimiento, vibraciones, etc. • Consumo de corriente requerido.

EL MÓDULO DE ENERGÍA (POWER) Se encarga de generar las diferentes tensiones y corrientes necesarias para alimentar los componentes activos que forman el SE. Lo normal es el empleo de baterías para los dispositivos portátiles y fuentes de alimentación ( conversor AC/DC) para los sistemas que disponen de acceso a la red de energía eléctrica. Cuando son necesarias dos o mas tensiones de valor especifico, mediante el empleo de conversores DC/DC se pueden obtener ésta a partir de una única tensión de entrada generada por una fuente o batería. Los valores típicos mas empleados para alimentar los sistemas embebidos son 5 Vdc, 9 Vdc, 12 Vdc y 24 Vdc.

EVOLUCIÓN Y TENDENCIA Como ya se menciono antes los sistemas embebidos son circuitos integrados cuya principal base son los microcontroladores y microprocesadores. por lo tanto su introducción a las computadoras y su evolución surge a partir de la necesidad de eficacia, menores dimensiones y menores costos

Esta necesidad solo puede ser saciada siempre y cuando los microprocesadores y microcontroladores sigan evolucionando

Ensamblador C/C++ Java La tecnología Java es cada vez más utilizada en sistemas embebidos avanzados, debido a sus capacidades inherentes de soporte de red, optimización de dispositivos y procesador de datos. La mayoría de las características de la plataforma Java SE pueden ser ahora empleadas para el desarrollo embebido, gracias a la capacidad cada vez mayor del nuevo hardware disponible en el mercado.

Seguridad Al utilizar Sistemas Embebidos en productos complejos se debe pensar en la seguridad de la información contenida en el dispositivo, pues esa información será transmitida por redes privadas e Internet. El diseño de un producto que incorpora sistemas embebidos generalmente está orientado a minimizar los costos y maximizar la confiabilidad, por lo que se deben incluir funciones criptográficas, diseño de protocolos y consultoría en análisis y verificación así como servicios de pruebas de seguridad y evaluaciones específicas.

ARDUINO Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos. Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces y motores. Las placas pueden ser hechas a mano o compradas montadas de fábrica; el software puede ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseño de referencia (CAD) están disponibles bajo una licencia abierta, lo que da libertad a cualquiera para adaptarlos a sus necesidades.

RECUERDA QUE: Para desarrollar un sistema embebido con éxito se requieren conocimientos en áreas de informática, electrónica, física y conocimientos básicos del entorno.

Bajo costo. Consumo de potencia.

Caso Práctico Los edificios singulares, obras de arte y cualquier obra considerada como patrimonio dispondrán de un sistema con información completa sobre el que se transmitirá de forma inalámbrica a quien se acerque e interese en su contenido. La información de la obra se podrá actualizar sin contacto y el sistema servirá como dispositivo de seguridad.

El vehículo será capaz de conectarse y gestionar toda clase de dispositivos nómadas (móvil, i. Pod, Navegador Portátil, . . . ) proporcionando un uso fácil e intuitivo, minimizando la distracción del conductor.

BIBLIOGRAFÍAS http: //www. semanticwebbuilder. org. mx/es_mx/swb/Sistemas_Embebidos_Innovand o_hacia_los_Sistemas_Inteligentes_ https: //es. wikipedia. org/wiki/Arduino#/media/File: Arduino_Uno_-_R 3. jpg http: //datateca. unad. edu. co/contenidos/208006/sistemas_embebidos_contenido/l eccin_no_1__definicin_e_historia. html https: //drive. google. com/file/d/0 B 9 Xk. Uv_UZODb. T 3 Zr. LWNy. SEJp. Vzg/view