PDF de programación - Desarrollo de un PC empotrado con procesado de señal

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE

TELECOMUNICACIÓN

PROYECTO FIN DE CARRERA

Título: Desarrollo de un PC empotrado con

procesador de señal.

Carlos Prades del Valle.

Autor:
Tutor:
Departamento: Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones

Juan Francisco Gómez Mena

MIEMBROS DEL TRIBUNAL CALIFICADOR:

PRESIDENTE:

VOCAL:



SECRETARIO:



FECHA DE LECTURA:

OBJETIVO:

El objetivo del proyecto es el diseño de un PC empotrado para aplicaciones de

procesado de señal y multimedia.

CALIFICACIÓN:

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE

TELECOMUNICACIÓN



PROYECTO FIN DE CARRERA

DESARROLLO DE UN PC EMPOTRADO

CON PROCESADOR DE SEÑAL

Autor: Carlos Prades del Valle

Tutor: D. Juan Francisco Gómez Mena

CURSO 1999-2000

RESUMEN DEL PROYECTO:

La memoria del presente proyecto describe el diseño de un PC para aplicaciones de
procesado de señal y multimedia. Un PC empotrado es un sistema basado en
microprocesador diseñado específicamente para ser montado en el interior de numerosos
equipos industriales (automatización y monitorización de procesos de fabricación o
producción) y también en electrodomésticos de última generación, set-top boxes, aviones,
vehículos y sistemas multimedia como puntos de venta interactivos.

Tras un estudio de los principales microcontroladores y dispositivos para esta
aplicación, se ha realizado un diseño utilizando la herramienta de CAD VeriBest 98 de
Intergraph. Se realiza una comparación con el diseño de un PC empotrado para
aplicaciones industriales realizado en el proyecto de José Luis Madrid Cobos [1].



PALABRAS CLAVE:

PC

empotrado, PC

embarcado,

sistemas

empotrados, microcontrolador,

microprocesador, diseño hardware, esquemas.

AGRADECIMIENTOS:

Dedico este proyecto a todos aquellos y todas
aquellas que han tenido confianza en mí y me han dado
ánimos en todo momento para realizar la carrera.

Quiero dar mi agradecimiento a José Luis Madrid
Cobos que ha trabajado conmigo en este proyecto
dandome permiso para incluir los planos del desarrollo
del suyo.

DESARROLLO DE UN PC EMPOTRADO

CON PROCESADOR DE SEÑAL



Carlos Prades del Valle

Desarrollo de un PC empotrado con procesado de señal

ÍNDICE

ÍNDICE ...................................................................................................................... 6

GLOSARIO................................................................................................................ 10

MEMORIA......................................................................................... 13

1. INTRODUCCIÓN AL PC EMPOTRADO................................................................. 14

1.1. ¿Qué es un PC empotrado? ....................................................................................................................14

1.2. Microprocesadores y sistemas empotrados [3]. ....................................................................................15

1.3. Arquitectura básica [4]. ..........................................................................................................................18

1.4. Aplicaciones de un PC empotrado. ........................................................................................................20

1.5. Ventajas de un PC empotrado sobre las soluciones industriales tradicionales..................................21

2. CICLO DE VIDA DEL DISEÑO DE UN PC EMPOTRADO....................................... 23

2.1. Fases de vida del diseño. .........................................................................................................................23

2.2. Diseño previo del sistema........................................................................................................................24
2.2.1. Determinación de los requisitos del sistema. ..........................................................................24
2.2.2. Diseño de la plataforma PC empotrado...................................................................................27
2.2.3. Elección de la memoria y del sistema operativo. ....................................................................28
2.2.4. Determinación de las entradas-salidas. ...................................................................................29
2.2.5. Elección de la BIOS................................................................................................................29

2.3. Diseño del hardware................................................................................................................................30
2.3.1. Creación de los esquemas. ......................................................................................................30
2.3.2. Creación del layout de la PCB. ...............................................................................................31

2.4. Diseño del software..................................................................................................................................31

2.5. Prototipo. .................................................................................................................................................32



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Carlos Prades del Valle

Desarrollo de un PC empotrado con procesado de señal

2.6. Integración del sistema. ..........................................................................................................................33

2.7. Prueba final del sistema..........................................................................................................................33

3. MICROCONTROLADORES PARA PC EMPOTRADO. ............................................ 35

3.1. STPC Consumer-S de ST Microelectronics [20]. .................................................................................35
3.1.1. Introducción. ...........................................................................................................................35
3.1.2. Características fundamentales.................................................................................................35
3.1.3. Descripción. ............................................................................................................................40

3.2. STPC Consumer de ST Microelectronics [20]......................................................................................46

3.3. STPC Client de ST Microelectronics [20]. ............................................................................................47

3.4. STPC Industrial de ST Microelectronics [20].......................................................................................47

3.5. Coldfire MCF5307 de Motorola [21]. ....................................................................................................48
3.5.1. Introducción. ...........................................................................................................................48
3.5.2. Características fundamentales.................................................................................................49
3.5.3. Diagrama de bloques...............................................................................................................53

3.6. MachZ PCe de ZF [22]............................................................................................................................54
3.6.1. Introducción. ...........................................................................................................................54
3.6.2. Características fundamentales.................................................................................................55
3.6.3. Diagrama de bloques...............................................................................................................60

3.7. Geode GX1 de National Semiconductor [23]. .......................................................................................61
3.7.1. Descripción General................................................................................................................61
3.7.2. Características. ........................................................................................................................63
3.7.3. Diagrama de bloques...............................................................................................................66

3.8. Geode GXLV de National Semiconductor [23].....................................................................................67
3.8.1. Descripción. ............................................................................................................................67
3.8.2. Características. ........................................................................................................................68

3.9. Geode GXM de National Semiconductor [23]. .....................................................................................71

3.10. Geode SC1400 de National Semiconductor [23]. ................................................................................71
3.10.1. Introducción. .........................................................................................................................71
3.10.2. Componentes principales. .....................................................................................................72
3.10.3. Características fundamentales...............................................................................................72



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Carlos Prades del Valle

Desarrollo de un PC empotrado con procesado de señal

3.10.4. Operaciones concurrentes. ....................................................................................................73
3.10.5. Diagrama de bloques......