Ingeniería del Hardware embebido

Temas principales
Ingeniería y sistemas embebidos
Sistemas embebidos – características
Tecnología de Procesadores embebidos.
Sistemas de microprocesador – components y configuración
Microcontroladores (?CU) – tipos and ejemplos: PIC, AVR, ARM
Diseño de sistemas embebidos – Diagrama de bloque generalizado

Ingeniería – ¿Qué es?
Ingeniería es…
La aplicación de principios científicos y métodos para la construcción de máquinas y estructuras útiles.
Ejemplos
Ingeniería Mecánica
Ingeniería Civil
Ingeniería Quimica
Ingeniería eléctrica
Ingeniería nuclear
Ingeniería aeronáutica
Ingeniería de sistemas embebidos:
Ingeniería de Hardware embebido HW
Ingeniería de Software embebido SW

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¿Qué es un Sistema Embebido?
Una definición de uso general de los sistemas embebidos es que son dispositivos que se utilizan para controlar, supervisor o ayudar en la operación de equipos, maquinaria o planta. “Embebido” refleja el hecho de que son una parte integral del Sistema. En muchos casos, su “arraigo” puede ser tal que su presencia es lejos de ser evidente para el observador casual.
Instituto de Ingeniería Eléctrica (IEE)

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Características de los sistemas embebidos (1)
Características Básicas:
Número limitado de funciones predefinidas para actuar;
Fuente de alimentacion limitada y la administración de energía efectiva;
Disponibilidad de recursos de reserva para situaciones inesperadas.
Funcionamiento en tiempo real (con mayor frecuencia);
Periféricos de banda ancha y las interfases.
Interfaces:
Interfaces de operador (Humano- Interface máquina – HMI) – monitores, interruptores, botones, indicadores, emisores individuales o grupales de los diferentes tipos de señales, motores eléctricos, solenoides y otros.
Interfaces eléctricas (interfaces con otros componentes y dispositivos): Interno – I2C, SPI, ISA y otros.
Exteriores – RS232, TTY, Ethernet, Centronics, FlexRay, CAN, LIN, RF y otros.

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Características de los sistemas embebidos (2)
Plataforma de sistemas integrados:
El Microprocesador (MP o ?P) y los microcontroladores (MCU), que tienen menos poder de cómputo, pero varios periféricos;
Arquitecturas de base – Von Neumann and Harvard;
Utilizado ?P y MCU – CISC (Complex Instruction Set Computer) y más a menudo RISC (Reduced Instruction Set Computer);
Popular RISC familias de procesos: ARC (ARC International), ARM (ARM Holdings), AVR (Atmel), PIC (Microchip), MSP430 (TI) y otros;
CISC CPUs: Intel y Motorola;
Por lo general en el interior hay una memoria caché y procesamiento canalización de instrucciones;
Memoria para datos e instrucciones: RAM, PROM – OTP (One-Time Programmable), EEPROM o memoria Flash;
Periféricos: General Purpose Input / Output – GPIO, temporizadores, ADC, DAC y mucho más.

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Características de los sistemas embebidos (3)
Comunicación:
RS-232, RS-422, RS-485, UART / USART (Receptor Universal Sincrono y Asíncrono / Transmisor);
I2C (Circuito Inter-Integratedo), SPI (Bus de Interface periférico en serie), SSC y ESSI (Interfaz mejorada serie síncrona), USB (Universal Serial Bus);
Protocolos de comunicación de red: Ethernet, CAN (Controlador del área de red), LonWorks etc.
Software: Popular OS – QNX4 RIOS, Linux embebido y Linux-base (Android, etc.), iOS, Windows CE, etc.
Herramientas para probar y corregir (Depuración)
JTAG (Joint Test Action Group) – una interfaz especializada para la prueba saturada PCB;
ISP (In-System Programming) – Programación de Circuito;
ICSP (circuito de programación en serie) – un método para la programación directa del microcontrolador, por ejemplo, de la serie PIC and AVR;
BDM (Modo de depuración de fondo) – utilizado principalmente en productos de Freescale;
IDE (Entorno de desarrollo integrado) – para el desarrollo de programas.

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Sistemas embebidos: Ejemplos

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Tecnologías del procesador embebido
Propósito General
De destino específico
Aplicación a la medida

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Procesador de Propósito general
Dispositivo programmable utilizado en una variedad de aplicaciones
También conocido como “microprocesador”
Características
La memoria de programa
Ruta de datos general con gran
Registro de archivos y en general ALU
Ventajas para el usuario
Menor tiempo de lanzamiento al mercado y NRE
Costes
Alta flexibilidad
Intel “Pentium” el más conocido, pero hay cientos de otros.