PDF de programación - SISTEMAS OPEN HARDWARE Y OPEN SOURCE APLICADOS A LA ENSEÑANZA DE LA ELECTRÓNICA

SISTEMAS OPEN HARDWARE Y OPEN SOURCE APLICADOS

A LA ENSEÑANZA DE LA ELECTRÓNICA

OPEN HARDWARE AND OPEN SOURCE SYSTEMS USED FOR THE TEACHING

OF ELECTRONICS

Ramiro Arango1,Álvaro Andrés Navarro2, José Bestier Padilla B.3

1. Programa de Tecnología en Instrumentación Electrónica de la Universidad del
Quindío e integrante del GIDET. (e-mail: [email protected]).
2. Ingeniero Electrónico, candidato a Magister en Robótica y Automatización de la
Universidad Técnica de Dortmund (Alemania), e integrante del GIDET. (e-mail:
[email protected])
3. Programa de Tecnología en Instrumentación Electrónica de la Universidad del Quindío y
Líder del GIDET. (e-mail: [email protected]).



Recibido: 17 de febrero de 2014
Aceptado: 20 de marzo de 2014
Correspondencia del autor: [email protected]

RESUMEN

Los sistemas open source y open hardware son una opción económica, eficiente y flexible para implementar y
desarrollar tecnología en el aula. El uso de estas herramientas permite la construcción de sistemas complejos
haciendo uso de software y hardware diseñado por terceros, ofreciendo un gran flexibilidad gracias a la disponibi-
lidad del código y circuitos esquemáticos; de esta manera se logra ajustar el comportamiento de las aplicaciones
obteniendo algunos beneficios como: reducción de tiempo de desarrollo, expansión de aplicaciones, modularidad
y corrección de problemas de una manera práctica. Adicionalmente, estos sistemas son de extrema utilidad para el
caso en el cual sea necesario reducir costos, muy común en ambientes educativos de nuestra región que cuentan
con recursos muy limitados. La calidad de las herramientas para el desarrollo de las aplicaciones es muy buena y
no tienen nada que envidiarle a equivalentes comerciales. Con estas aplicaciones se pretende también involucrar
a los estudiantes en proyectos a nivel de trabajos de fin de materia y/o proyectos de grado en la cultura del open
Source tanto de software como de Hardware.

Particularmente, en el GIDET se ha venido desarrollando aplicaciones con microcontroladores PIC’s y ATMEL,
para robótica y otras áreas apoyados en el IDEA (Integrated Development Enviroment for coding Algorithms), un
software de ambiente gráfico desarrollado en la región, el cual permite la construcción de programas a partir de
algoritmos diseñados en diagramas de flujo y/o lenguajes de alto nivel (C, C++), con el IDEA además de diseñar
la aplicación al finalizar es posible descargar el programa ejecutable en sistemas basados en microcontroladores.
Los sistemas con los que se han realizado las aplicaciones open hardware utilizan el mismo sistema de conexión
de los módulos arduino, lo que permite la conexión simultánea de varias tarjetas para la construcción de prototipos
con cierta complejidad. Por su diseño basado en arduino, se puedan utilizar con ellos los módulos que ofrecen
otras empresas que utilizan la misma tecnología. Los módulos son de arquitectura abierta. En el IDEA es posible
contar simultáneamente con las rutinas y planos del hardware requeridos para la construcción de la aplicación. A
partir de proyectos de investigación y de aula se vienen desarrollando aplicaciones con tecnologías inalámbricas
basados igualmente en sistemas open hardware.

PALABRAS CLAVES: Open source, Open Hardware, sistemas microcontrolados

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Rev. Invest. Univ. Quindío.(Col.), 25(1): 126-133; 2014

Revista de Investigaciones - Universidad del Quindío Sistemas open hardware y open source aplicados a la enseñanza de la electrónica. Arango et al.

ABSTRACT

The open source and open hardware systems are an economical, efficient and flexible tool to implement and de-
velop technology in the classroom. These tools allows us the construction of complex systems by using hardware
and software designed by others, providing great flexibility thanks to the availability of the code and schematic
circuits, thus achieve adjust the behavior of some applications obtaining benefits: reduced development time,
expanding applications, modularity and correcting problems in a practical way. Additionally, these systems are
extremely useful for the case in which it is necessary to reduce costs, common in educational environments of
our region with very limited resources. The quality of tools for application of development is very good and have
nothing to envy to commercial equivalents. It also aims to engage students either related in projects to matter but
also graduation projects in the culture of open Source both software and hardware .

Particularly, the GIDET has been developing applications with PIC and ATMEL microcontrollers, robotics and
other flat on the IDEA areas (Integrated Depeloment Enviroment for coding Algorithms) software graphical en-
vironment developed in the region, which allows the construction of programs based on algorithms designed in
flowcharts and / or high-level languages (C, C + + ) with the IDEA in addition to designing the application at the
end you can download the executable program in microcontroller-based systems. The systems that have made the
open hardware applications use the same system connecting the arduino modules, allowing simultaneous connec-
tion of multiple cards for prototyping with some complexity. On the arduino based on design, they can be used
with modules offered by other companies using the same technology. Modules are open architecture. In the IDEA
may benefit both routines and hardware drawings required to build the application. From research and classroom
applications are being developed with equally open hardware systems based on wireless technologies.

KEYWORDS: Open source, Open Hardware, Systems microcontrolled.

I. INTRODUCCIÓN

De acuerdo con la organización de los estados ibe-
roamericanos [1] (OEI), “la formación en tecnología
e informática es todavía incipiente, a pesar de ser un
área obligatoria del currículo de la educación media
y aunque uno de sus objetivos es fomentar y facilitar
las relaciones entre ciencia, tecnología y sociedad”.
Por otro lado, la formación en informática en algu-
nos casos se reduce a convertir o adecuar salas con
conexión a internet, pero sin una capacitación a los
docentes para preparar sus planes de estudio y sobre
todo sus prácticas pedagógicas, entonces la formación
que obtienen los estudiantes es limitada al manejo del
navegador o paquetes ofimáticos como Word, Excel,
Publisher, entre otros. En electrónica básica, la que se
enseña en los colegios técnicos de Armenia - Quindío,
el panorama es muy similar, aunque el problema radi-
ca en la deficiencia de las competencias definidas, de
acuerdo con lo fijado en los planes educativos institu-
cionales (PEI) [2] con respecto a las asignaturas téc-
nicas ligadas por la ley. El contenido de estos cursos

debería incluir por lo menos conceptos de programa-
ción, pues como anota Douglas Rushkoff en su libro
Los mandamientos de la programación, “Programa o
serás programado”; las tecnologías (la programación
y el acceso a las redes de información) son cada vez,
un papel más importante en la creación de un nuevo
mundo y su funcionamiento[3].

Si bien no existe un plan curricular establecido, en
muchos de los colegios donde se orientan modalida-
des tecnológicas, por iniciativa propia, implementan
diversos cursos de programación e inclusive se dictan
principios de robótica. Para orientar estos cursos en
ciertos colegios o universidades utilizan herramientas
de programación de bajo nivel como lenguaje ensam-
blador, o nivel medio como lenguaje C. Sin embargo
la sintaxis o estructura de estos lenguajes se convier-
ten en algún momento en barreras que desmotivan a
los estudiantes, si le sumamos la parte electrónica,
el montaje de cada práctica o aplicación donde se
considere algún nivel de complejidad, por lo que se
requiere de habilidades para el diseño, siendo otro

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motivo de frustración para algunos estudiantes o per-
sonas implicadas.
Por otro lado el rápido desarrollo de las tecnologías de
información, la masificación del internet y las redes
sociales ha incrementado notablemente el desarrollo
de aplicaciones open source permitiendo diseñar, ac-
tualizar, mejorar y dar soluciones casi en tiempo real
a problemas muy particulares.

Actualmente en el programa de instrumentación elec-
trónica de la Universidad del Quindío, se ha venido
implementando en el curso de microcontroladores
esta iniciativa de llevar todas las prácticas por inter-
medio de módulos didácticos compatible con la tec-
nología Arduino donde el estudiante pone en práctica
cada uno de los temas vistos en clase sumando la po-
sibilidad que puedan conectar diversos módulos para
aplicaciones más complejas tanto en hardware como
en sotfware.

En el presente artículo además de dar una visión de lo
que significa open source, open software y open hard-
ware damos a conocer algunos desarrollos realizados
desde el grupo de investigación GIDET y a partir de
los cuales queremos aportar a la comunidad open
source, estos desarrollos han sido un complemento en
el proceso enseñanza aprendizaje en la electrónica.

MARCO TEÓRICO

II.

A. Proyectos Open-Source
Open source es un término que se originó en el con-
texto del desarrollo de software para referirse a la tec-
nología cuyo código es “abierto”, es decir, que cual-
quier persona puede usarla, modificarla o mejorarla.

En un esfuerzo de colaboración desinteresado, donde
programadores y diseñadores van mejorando el códi-
go de un programa y comparten los cambios con todo
el mundo. Esta filosofía surgió a principios de los
años 90 en la comunidad tecnológica como respuesta
al software patentado por las empresas. En Finlandia,
Linus Torvalds, un estudiante de ciencias computa-
cionales insatisfecho