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clase 0

introducción
by

pipe escobar

on 26 January 2015

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Introducción a los sistemas embebidos
Docente: Luis Felipe Echeverri
Email: lecheverri@uco.edu.co

Clase Inaugural
Definición

S.E
Se pueden definir como sistemas que procesan información y que se encuentran “embebidos” en productos más grandes.

Cerca del 80% de todos los procesadores vendidos en la actualidad son destinados a sistemas embebidos.

Los sistemas embebidos son una mezcla de
hardware
y
firmware.

Firmware:
software que maneja físicamente el hardware.
Características generales (I)
Obtienen información del ambiente físico por medio de sensores y lo controlan por medio de actuadores

Sensores: Temperatura, presión, humedad, proximidad, …

Actuadores: Motores, resistencias, compresores, válvulas…
Ambiente
Características generales (II)
Debido a que los
S
istemas
E
mbebidos están conectados directamente al ambiente y tienen un impacto directo sobre éste, los
SE
deben ser:

Confiables
(Reliability), es decir que la probabilidad de falla sea baja.

Mantenibles
(Maintainability), si falla sean fácilmente reparados.
Disponibilidad
(Disponibility), La probabilidad de que el sistema en un momento dado este disponible, es una mezcla de la confiabilidad y que sean mantenibles

Seguros:
En caso de falla no deben ocasionar una catástrofe, además, dependiendo de la aplicación los datos almacenados deben mantenerse confidenciales
Características generales (III)
Características generales (IV)
Los
s
istemas
e
mbebidos deben ser eficientes. Las principales métricas para definir la eficiencia de éstos son:

Energía:
Movilidad, incremento exponencial de la capacidad de procesamiento y el “lento” avance en la evolución de las baterías, requiere sistemas de mínimo consumo
Tamaño de código
: Debido a que la mayoría de los sistemas embebidos se diseña con SoC (System on Chip), la cantidad de código que puede ser almacenado en el sistema es limitado.

Eficiencia en tiempo de ejecución
: Se debe utilizar la cantidad mínima de recursos para resolver el problema. Se debe utilizar la mínima frecuencia de reloj y menor voltaje de alimentación posible.

El
peso
y el
costo
definen cualidades que permiten al
SE
sobresalir en el mercado o en el campo de aplicación .
Eficiencia!
Características generales (V)
Características generales (VI)
Los sistemas embebidos ejecutan casi siempre la misma aplicación, esto permite optimizar los recursos disponibles y disminuir las probabilidades de fallas

Muchos sistemas embebidos deben cumplir
restricciones de tiempo real
(real-time constrains). Si cierta aplicación no termina la ejecución en cierto tiempo puede resultar en la degradación del servicio ofrecido por el sistema (soft) o en una
catástrofe
(hard).
La mayoría de estos requisitos aparecen en la denominada
computación ubicua
(computación pervasiva ó inteligencia ambiental). Que intenta entregar información en cualquier momento y en cualquier lugar.
Los sistemas embebidos y la computación ubicua
Áreas de aplicación
Automóviles
Sistemas ABS, GPS, aire acondicionado, ventanas eléctricas, bolsas de aire, caminos inteligentes

Equipos industriales
Telecomunicaciones
Teléfonos celulares, enrutadores, suiches, interfaces para PC (Modems, tarjetas de red)

Aplicaciones médicas:
Dispositivos para controlar glucosa, ritmo cardiaco, presión arterial.
Electrónica de consumo
: Sistemas de audio y video (televisores, cámaras, etc..), video juegos (Aunque algunos de estos equipos utilicen procesadores de alto desempeño se pueden considerar un caso especial de sistemas embebidos)
Hogares inteligentes
Robótica
Descripción del curso
W. Stalllings. “Organización y arquitectura de computadores”. Prentice Hall.
P. Merwedell. Embedded System Design. Kluwer academic publisher
J. Valvano. “Introducción a los sistemas de microcomputadores embebidos”; Ed Thomson; p.p 555. 2004
J. Valvano. “Developing Embedded Software in C”.
http://users.ece.utexas.edu/~valvano/embed/toc1.htm
Freescale Semiconductors. “CPU08 Central processor unit: reference manual”
Bibliografía
Seguimiento 20%
4 Ejercicios prácticos en clase y 16 Cuestionarios
(cada uno del 1%)
Practicas 30%
2 prácticas
(cada una 15%)
Parcial 20%
Final 30%
Práctica final
(25%)
Exposición
(5%)

Evaluación
Universidad Católica de Oriente
•Características
•CPU HCS08 y modelo de programación. Con la explicación de cada uno
•modos de direccionamiento.
•Ejemplos de cada uno
•Operaciones especiales.

1 Clase) 2 horas -- Introducción
Primera Semana
2
Clase
) 3 horas -- Familia de microcontroladores HCS08 de Freescale

4
Clase
) 3 horas - Guía cómo crear un programa en assembler para el Codewarrior y Manejo del debugger como herramienta de prueba y búsqueda de errores

Segunda Semana
3 clase) 2 horas -- Características generales del micro controlador JM60
•Módulos y descripción
•Modos de operación
•Modos de bajo consumo de energía
•Sistema de conexión básico
•Memoria
•Reset
•Interrupción
•Descripción y generalidades
•Registros de configuración
•Registros de control
•Modulo IRQ
•Interrupción
•Procedimiento
•Módulo KBI
•Diagrama de flujo
•Registros
•Procedimiento

Tercera Semana
5 clase) 2 horas -- Puertos de entrada y salida, Modulo IRQ y KBI
6
Clase
) 3 horas -- Ejemplos en codewarrior del manejo del módulo KBI e IRQ
Cuarta Semana
7 Clase) 2 horas -- Módulos de configuración del sistema
8
Clase)
3 horas – Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 1
•Registro SRS
•Watch dog o perro guardián
•Registro de manejo del sistema de alimentación
•Registros de opciones del sistema SOPT1 y SOPT2


Quinta Semana
9 Clase) 2 horas -- Modulo generación de Reloj MCG
•Distribución del reloj
•Modo FEI, FBI, BLPI, FEE, FBE, BLPE, PEE, PBE
•Registros de control y estado

10
Clase)
3 horas -- Laboratorio guiado en el manejo del módulo MCG
Sexta Semana
12
Clase)
3 horas -- Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 1

11
Clase)
2 horas -- Programación en C para sistemas embebidos Parte 1
•Diferencia entre lenguajes compilados e interpretados
•Estructura y pasadas de un compilador
•Archivos .s19
•Estructura general de un proyecto en C
•Archivos C y H
•Tipos de datos
•Modificadores
•Directivas de compilación
Séptima Semana
13Clase) 2 horas -- Programación en C para sistemas embebidos Parte 2
•Operadores y ejemplos o equivalencias
•Apuntadores
•Arreglos
•Cadenas de datos
•Código Ascci
•Arreglos multidimensionales
•Estructura y uniones
•Funciones
14
Clase
) 3 horas – Guía de diseño de aplicación en C con Codewarrior

Octava Semana
15 Clase) 2 horas -- Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 2
16
Clase
) 3 horas – Parcial

Novena Semana
17 Clase) 2 horas – Modulo RTC
18
Clase)
3 horas – Ejemplo de Diseño del driver del RTC y problema relacionado
• Diagrama de bloques
• Interrupciones
• Registros de estado y control
• Consideraciones

Décima Semana
19
Clase
) 2 horas -- Diseño y explicación de un driver LCD en C

20
Clase
) 3 horas -- Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 2

Décimo primera Semana
21 Clase) 2 horas -- Módulo ADC
•Sistema SAR
•Restricciones
•Interrupción
•Proceso de conversión
•Registros de estado y control
•Conversión por polling o por interrupción

22
Clase)
3 horas -- Ejemplo y problema de manejo de ADC
•RS232- hacer pruebas con el osciloscopio
•Protocolo de comunicación serial
•Explicación del funcionamiento del modulo
•Registros de estado y control


Décima segunda Semana
23 Clase) 2 horas -- Modulo SCI
24
Clase)
3 horas - Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 3
Décimo tercera Semana
25
Clase)
2 horas -- Ejemplo y problema de manejo del SCI
26
Clase)
3 horas -- Ejemplo de manejo de zigbee con Xbee

27 Clase ) 2 horas – conceptos sobre bases de datos y manejo del entorno .net ejemplo

28
Clase)
3 horas – Problema planteado de manejo de Bases de datos y comunicación serial con .net

Décimo cuarta semana
Décimo quinta semana
29
Clase)
2 horas – Modulo TPM
30 Clase) 3 horas – Ejemplo de uso del módulo TPM para
lectura de frecuencia y generación de PWM
•Diagrama de bloques
•Registros de estado y control
•Input capture
•Output compare
•PWM

Décimo Sexta semana
31
Clase)
2 horas -- Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 3
32 Clase) 3 horas -- Trabajo asesorado para el diseño de la práctica número 3

Quien hace una pregunta es ignorante cinco minutos; quien no la hace, será siempre ignorante.
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