PDF de programación - Sistemas Empotrados

Imágen de pdf Sistemas Empotrados

Sistemas Empotradosgráfica de visualizaciones

Publicado el 30 de Octubre del 2020
105 visualizaciones desde el 30 de Octubre del 2020
3,7 MB
458 paginas
Creado hace 14a (05/09/2006)
SISTEMAS EMPOTRADOS

Optativa de 2º ciclo
Ingeniería Informática

Ingeniería de Telecomunicación

José Luis Villarroel Salcedo
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas

Centro Politécnico Superior
Universidad de Zaragoza

ÍNDICE


Introducción
• El 68HC08
• El TMS320F2812
• Herramientas de desarrollo
• Gestión del tiempo
• Sistemas discretos secuenciales
• Sistemas muestreados
• Procesos concurrentes
• Ejecutivos cíclicos
• Prioridades e interrupciones
• Núcleos multitarea

1
40
100
157
202
237
298
353
368
410
437

SISTEMAS EMPOTRADOS

1

SISTEMAS EMPOTRADOS
INTRODUCCIÓN

SISTEMAS EMPOTRADOS

2

DEFINICIÓN

Sistema de Tiempo Real: Es un sistema informático en el que es

significativo el tiempo en el que se producen sus acciones.

No basta que las acciones de un sistema sean correctas, sino que,

además, deben ocurrir dentro de un intervalo de tiempo determinado.

Los sistemas tiempo real suelen estar integrados en un sistema de

ingeniería más general, en el que realizan funciones de control,
procesamiento y/o monitorización:

SISTEMAS EMPOTRADOS

(embedded systems)

Ejemplos: Vídeo, lavadora, ABS, …, computadora de vuelo

SISTEMAS EMPOTRADOS

Computador
de un coche

EJEMPLO

Km

Km/h

Cont. Velocidad



Hora

3

Pedales

Ruedas

Computador

Control
Empotrado

Calefacción

Aire
Acondicionado

Sistema Inyección

SISTEMAS EMPOTRADOS

4

EJEMPLO

Varias tareas:

Control automático de velocidad
Control climatización
Visualización:

» velocidad
» rpm
» consumo
» niveles
» alarmas
» ...

Ordenes del conductor:

» comienzo cont. velocidad
» establecimiento temperatura

interior

» puesta en hora
» ...

SISTEMAS EMPOTRADOS

Concurrencia

CARACTERÍSTICAS

5

Los componentes del sistema controlado o monitorizado funcionan

simultáneamente

El sistema de control debe atenderlo y generar las acciones de control

o visualización de forma simultánea

Un computador ejecuta sus acciones de forma secuencial RAPIDEZ

se puede hacer que el computador ejecute sus acciones de forma
aparentemente simultánea

Computadores multiprocesador o sistemas con varios computadores

SISTEMAS EMPOTRADOS

6

CARACTERÍSTICAS

Fiabilidad y seguridad

Un fallo en un sistema de control puede hacer que el sistema

controlado se comporte de forma peligrosa o antieconómica

Es importante asegurar que si el sistema de control falla lo haga de
forma que el sistema controlado quede en un estado seguro => hay
que tener en cuenta los posibles fallos o excepciones en el diseño

Eficiencia

Gran parte de los sistemas de control deben responder con gran

rapidez a los cambios en el sistema controlado

SISTEMAS EMPOTRADOS

7

CARACTERÍSTICAS

Interacción con dispositivos físicos

Los sistemas empotrados interaccionan con su entorno mediante

diversos tipos de dispositivos que normalmente no son convencionales
(teclados, impresoras, ...): convertidores A/D y D/A, pwm, entradas y
salidas digitales paralelo y serie, ... (interfases con sensores,
actuadores, periféricos especiales, ...)

Los componentes del software que controlan el funcionamiento de

estos dispositivos (manejadores, "drivers") son, en general,
dependientes del sistema concreto

SISTEMAS EMPOTRADOS

Robustez

CARACTERÍSTICAS

8

Embarcados en sistemas con movimiento o que pueden ser

transportados, sujetos a vibraciones e incluso impactos (coches,
robots, instrumentación portátil, ...)

No siempre trabajan en condiciones óptimas de temperatura, humedad,

limpieza.

Factor de protección IP: IP65

» Primer dígito: protección ante entrada de sólidos (polvo)
» Segundo dígito: protección ante la entrada de líquidos

SISTEMAS EMPOTRADOS

Bajo consumo

CARACTERÍSTICAS

9

Muchos de estos sistemas están alimentados con baterías o pilas.

Menor consumo => mayor autonomía

En muchos casos necesidades de bajo voltaje (3V)

Bajo peso

Característica de agradecer en sistemas portátiles
No depende únicamente del computador embarcado y su periferia sino

también de la alimentación (baterías) o de los sensores y actuadores

SISTEMAS EMPOTRADOS

Bajo precio

CARACTERÍSTICAS

10

Aplicable a electrónica de consumo y otros dispositivos con mercados

muy competitivos (p.e. telefonía móvil)

Pequeñas dimensiones

Las dimensiones de un sistema empotrado no dependen sólo de sí

mismo sino también del espacio disponible en el sistema que controla
y/o monitoriza.

Característica a tener muy en cuenta por los problemas que acarrea

SISTEMAS EMPOTRADOS

11

EJEMPLOS

Ejemplos de sistemas empotrados

Electrónica de consumo

Aviónica, espacial

» Videos, HIFI, televisión, ...
» Lavadoras, frigoríficos, lavaplatos,

...

Automóviles

» Control velocidad, climatización,

visualización

» ABS, ASR
» Inyección

Telecomunicaciones

» Radios, teléfonos móviles
» GPS

» Computadores de vuelo, de

misión

» Path-finder

Defensa

» Bombas y misiles inteligentes
» Vehículos, dirección de tiro, ...

Instrumentación

SISTEMAS EMPOTRADOS

12

CLASIFICACIÓN COMPUTADORES

PROPÓSITO GENERAL

TIEMPO REAL



O
N

S
O
D
A
R
T
O
P
M
E

S
O
D
A
R
T
O
P
M
E

Supercomputadores
Servidores
Estaciones de trabajo
PC's
Calculadoras
Cálculo científico
Gestión (bancos, empresas)
Bases de datos

Tarjetas microprocesadores

+ tarjetas E/S + bus

Autómatas Programables
Reguladores digitales

Control industrial
Simuladores de vuelo
Robótica

Tarjetas microprocesadores
+ tarjetas E/S + bus
Microcontroladores, DSPs

Electrodomésticos
Aeronáutica
Teléfonos móviles

SISTEMAS EMPOTRADOS

13

LOS MICROS

Microprocesadores

Propósito general

Potente CPU

Caches y manejo eficiente de memoria

Memoria interna (RAM/ROM)
Periféricos:
•E/S digitales
•Conversores A/D
•PWM
•Timers
•Líneas serie (SCI, SPI)

SI

SI

CPU especializada:
•Instrucción MAC
•Manejo buffers, ...
Memoria interna (RAM/ROM)
Periféricos:
•Timers
•Líneas serie alta velocidad

Memoria externa
Caches

NO

Caches

NO

Microcontroladores

Control digital

La CPU no necesita potencia

Todo en un CHIP

DSPs

Procesado Digital de Señal
Potente CPU especializada

Comunicación con conversores A/D externos

SISTEMAS EMPOTRADOS

14

EL MERCADO

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

8-bit

4-bit

16-bit

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

µC

DSP

SISTEMAS EMPOTRADOS

15

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

Técnica de fabricación

CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor

» La inmensa mayoría de los procesadores para sistemas empotrados se

fabrican en esta tecnología

» Menor consumo (alimentación a baterías)
» Mayor inmunidad al ruido
» Son chips casi o totalmente estáticos (no necesidad de refresco) => el reloj

puede ser ralentizado o detenido: seelp mode

SISTEMAS EMPOTRADOS

16

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

Arquitecturas

Von-Neuman (µC)

» Programa y datos son almacenados en la misma memoria principal. Un

único bus de datos.

» Primero se busca la instrucción y entonces el dato involucrado => Dos

búsquedas en secuencia.

Harvard (µC y DSP)

» Bus de datos y bus de instrucciones separados.
» Arquitectura segmentada => búsquedas en paralelo
» Pre-búsqueda de siguiente instrucción en paralelo con acceso a los datos

de la instrucción en ejecución

SISTEMAS EMPOTRADOS

17

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

CISC: Complex Instruction Set Computer

» Muchas instrucciones diferentes. Potentes y especializadas.
» Facilita la programación.
» Código muy compacto
» P.e.: Motorola

RISC: Reduced Instruction Set Computer

» Pocas instrucciones muy sencillas.
» La sencillez de las instrucciones permite liberar área de silicio para

implementar características que mejoren las prestaciones.
» Chips más baratos, de menor consumo, de menos pines.
» P.e.: PIC

SISTEMAS EMPOTRADOS

18

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

Memorias

PROGRAMA

PARÁMETROS

DATOS NO VOLÁTILES

VARIABLES

PILA

ROM
OTP

EPROM
EEPROM
FLASH

EEPROM
FLASH

RAM con batería

RAM

SISTEMAS EMPOTRADOS

19

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

Máscara

» Memoria ROM
» Programada en fábrica

OTP: One Time Programmable

» Es un dispositivo PROM. En realidad una EPROM sin ventana de borrado.
» Una vez que el programa ha sido grabado no puede ser borrado ni

modificado

» Alternativa a la máscara ROM para series pequeñas

Reprogramación

» El uso de EPROM, EEPROM, EPROM y FLASH para la memoria de

programa facilita el desarrollo y puesta a punto de dispositivos

» El uso de EEPROM, EPROM y FLASH permite la reprogramación del

procesador sin extraerlo del sistema que controla

– Nuevas versiones, eliminación de errores

SISTEMAS EMPOTRADOS

20

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

Alimentación

Bajo voltaje

» Alimentación a 5V (µC)
» Alimentación a 3V (µC y DSP)

IDLE/HALT

» Modos de bajo consumo, manteniendo valores de registros, memoria y

salidas

» IDLE: se para la CPU

– El micro se despierta con una interrupción externa o interna (timers) o

con el RESET

– Actividad periódica del micro -> timer dedicado a despertar

» HALT: se para todo (CPU, timers, periféricos), el micro se despierta sólo

con una interrupción externa o RESET

SISTEMAS EMPOTRADOS

21

CARACTERÍSTICAS DE LOS µC y DSP

Entradas / salidas

UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter

» SCI: Serial Comunication Interface.

Synchronous Serial Port

» SPI: Serial Periferal Interface
» McBSP: Multi Channel Buffered Serial Port

I2C: Inter-Integrated Circuit bus

» Bus serie de dos hilos
» Multi-master, multi-slave, detección de colisiones. 128 dispositivos, 10

metros
  • Links de descarga
http://lwp-l.com/pdf18407

Comentarios de: Sistemas Empotrados (0)


No hay comentarios
 

Comentar...

Nombre
Correo (no se visualiza en la web)
Valoración
Comentarios...
CerrarCerrar
CerrarCerrar
Cerrar

Tienes que ser un usuario registrado para poder insertar imágenes, archivos y/o videos.

Puedes registrarte o validarte desde aquí.

Codigo
Negrita
Subrayado
Tachado
Cursiva
Insertar enlace
Imagen externa
Emoticon
Tabular
Centrar
Titulo
Linea
Disminuir
Aumentar
Vista preliminar
sonreir
dientes
lengua
guiño
enfadado
confundido
llorar
avergonzado
sorprendido
triste
sol
estrella
jarra
camara
taza de cafe
email
beso
bombilla
amor
mal
bien
Es necesario revisar y aceptar las políticas de privacidad