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Sistema Embebidos: introducción II parte.
Agustín J. González1s06
Se ha tomado como base el material generado por Peter
Marwedel de la Univ. Dortmund, Alemania y Jakob Engblom de
www.it.uu.se
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Ejemplos
Algunos Sistemas Embebidos de la Vida Real
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Vaso de cerveza Inteligente
Procesador PICProcesador PIC8-bit, 8-pin 8-bit, 8-pin
Sensor capacitivo Sensor capacitivo sensor de nivelsensor de nivel
BobiBobina inductiva na inductiva para activación y para activación y
poder via RFpoder via RF
CPU y bobina en la mesa. Reporta el nivel del fluido del vaso, alerta a la camarera cercanía a vacío.
Transmisión de Transmisión de potencia y potencia y lectura sin lectura sin contactocontacto
© Jakob Engblom
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Vaso de cerveza inteligente
Típica solución embebida Integra varias tecnologías:
Transmisión de radio Tecnología de sensores Inductancia magnética para energía Uso de computador para calibración
Imposible sin computador Carece de sentido sin electrónica
© Jakob Engblom
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“Podómetro” Trabajo obvio de
computador: Cuenta pasos Lleva el tiempo “trotado” Promedios etc.
Trabajo duro del computador:
Identificar cuando un paso es realmente dado
Sensor siente movimiento del dispositivo, no el movimiento del pie.
© Jakob Engblom
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“Ciclocomputador” y Correa Pectoral
Trabajo obvio de computador: Rapidez Tiempo total, tiempo
pedaleando, hora Rapidez, máxima, promedio Tasa de pedaleos Pulsaciones …. etc.
Sensor: Switch magnético en rueda y
pedal Conexión inalámbrica con
cinturón al pecho Carlo de Gavardo cuánto lleva
…..
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Teléfonos móviles Multiprocesador
8-bit/32-bit para UI DSP para señales 32-bit en puerto IR 32-bit en Bluetooth
8-100 MB de memoria Todos chips dedicados Consumo de potencia
& batería depende del software
© Jakob Engblom
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Estación base celular
Procesamiento de señal masivo Varias tareas de
procesamiento por teléfono móvil conectado
Basado en DSPs Estándar o específica 100s de procesadores
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Switch de telecomunicaciones
Basado en rack Tarjetas de control Tarjetas de IO Tarjetas DSP ...
Conexiones ópticas & cobre
Señales digitales & analógicas
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Máquina de soldar “Inteligente” La electrónica controla el
voltaje y rapidez de alimentación del cable (soldadura)
Se ajusta al operador kHz tasa de muestreo 1000s de decisiones/segundo
Soldado perfecto aún para operadores “payasos”
Producto fácil de usar, pero el computador no es obvio. “Desaparición de los computadores”
© Jakob Engblom
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Máquinas de Coser Interfaz Usuario
Patrón de bordado Control Touch-screen
”Inteligente” Fija presión del pie
dependiendo de la tarea Sube el pie cuando termina
Nuevas funciones se agregan actualizando el software
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Maquinaria Forestal
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Maquinaria forestal
Sistema de computadores en red Controla brazos y herramientas Graba los árboles procesados Importante para trabajo eficiente
Procesadores Procesadores de 16-bit en red
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Panel del operador PC Embebido
Despliegue gráfico Touch panel Joystick Botones Keyboard
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Parangón Chileno: Camiones LHD de 80 ton LHD en Teniente
El sistema incluye: unidad de control móvil, equipo de comunicaciones móviles, sensores y Cámara de TV.
Sala de equipos remota ubica una Unidad de Control que hace la interfaz entre los equipos de terreno y el Centro de Operación de Colón Alto.
Comunicación con el Centro de Operación es una Red de Fibra Optica que en su tramo principal usa la red existente en Teniente 8.
En el centro de Operación ubica los equipos de monitoreo y telecomando de los LHD's compuesto por Servidores de Control, Monitores de TV, Consolas de Operación, Impresoras y UPS.
Proveedor: Sandvik Tamrock de Finlandia Más aquí
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Autos Múltiples redes
Cuerpo, motor, telemática, media, seguridad
Procesadores Múltiples
Hasta 100 en red
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Autos
Funciones por procesamiento embebido: ABS: Anti-lock braking systems ESP: Electronic stability control Airbags Cajas de cambio automáticas eficientes Prevención de robos con llaves “inteligentes” Sistemas de alerta de ángulo ciego ... etc ...
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Autos Gran diversidad de tipos de
procesadores: 8-bit – cerradura de puertas, luces, etc. 16-bit – mayoría de las funciones 32-bit – control del motor, airbags
Ubicación sigue la función Procesamiento donde la función está Sensores y actuadores están
distribuidos en todo el auto
© Jakob Engblom
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Extremadamente Grandes Funciones que usan
computadores: Radar Armas Control de daños Navegación Casi todo
Computadores: Grandes Servidores 1000s de
procesadores
© Jakob Engblom
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Parangón en Chile ….
Linktronic Sisdef
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Dentro de un PC Procesadores dedicados
Grafica, sonido Procesadores de 32-bit
IR, Bluetooth Red, WLAN Harddisk RAID controllers
Procesadores de8-bit USB Keyboard, mouse
© Jakob Engblom
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Si queremos jugar Kit Lego
mindstorms Controlador
Estándar Procesador de 8-bit 64 kB de memoria
Electrónica para interfaces a motores y sensores
Buena manera de aprender sistemas embebidos
© Jakob Engblom
Ver material Depto.
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Pre-requisitos par ES
programmingprogramming algorithmsalgorithms computerorganization
computerorganization
matheducation
matheducation
electrical networks& digital circuits
electrical networks& digital circuits
Primer curso sobre embedded systemsPrimer curso sobre embedded systems
lablab
controlsystems
controlsystems
DSPDSP machine vision
machine vision
real-timesystems
real-timesystems
project group
project group
applicationsapplications …
Lego
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Maya CS en DortmundPrograma de 4.5 años
Semestre
1 Computer organization Programming & semantics
Math education
2 Circuits & communication
OS Algorithms
3 HW lab Networks SW lab
4 Databases …
5 Embedded systems fundamentals
Software engineering
…
6 Advanced topic in ES … …
7 Project group … …
8 … …
9 Thesis
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Estructura del texto
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Texto sigue lineamientos de ARTIST
“El desarrollo de ES no puede ignorar las características del HW base. Tiempo, uso de memoria, consumo, y fallas físicas son importantes."
“Parece que las bases fundamentales son realmente difíciles de adquirir durante entrenamiento continuo si ellas no han sido aprendidas inicialmente, y debemos focalizarnos en ellas. "
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Importancia Creciente de los sistemas embebidos (1)
De acuerdo a pronósticos: Las ventas de teléfonos móviles superó los 156.4
M unidades en Q2 2004, un 35% más que Q2 2003, de acuerdo a Gartner [www.itfacts.biz]
EL mercado mundial de reproductores flash irrumpe en 2003 con 12.5 M unidades en 2003 y se proyecta sobre 50 M unidades en 2008 [www.itfacts.biz]
Subscriptores a Global 3G crecería desde 45 M en 2004 a 85 M en 2005, de acuerdo a Wireless World Forum. [www.itfacts.biz]
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Importancia Creciente de los sistemas embebidos (2)
El número de líneas de banda ancha creció en casi 55% llegando a sobre 123 M en 12 meses hasta Junio 2004. [www.itfacts.biz]
Usuarios de DVR (digital video recorders) - 5% de hogares – crecerá en 41% en 5 años [www.itfacts.biz]
Sector automotriz … asegura empleo de más de 4 M de personas en Europa. Juntos, como 8 M de trabajos dependen de las ganancias de la industria del transporte y sectores relacionados – 7 % del ingreso del European Union’s Gross National Product (GNP) [OMI bulletin]
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Importancia Creciente de los sistemas embebidos (3)
.. Pero chips embebidos forman la columna vertebral del mundo impulsado por la electrónica … ellos son parte de casi todo que usa electricidad..[Mary Ryan, EEDesign, 1995]
79% de todos los procesadores son usados en embedded systems
Una vez leí: “Computers run the world …. we run the computers …”
Ahora: “The ESs run the world … we run the ES”