Sistema Embebidos:
introducción II parte.
Agustín J. González
1s06
Se ha tomado como base el material
generado por Peter Marwedel de la
Univ. Dortmund, Alemania y Jakob
Engblom de www.it.uu.se
Ejemplos
Algunos Sistemas Embebidos de la
Vida Real
Vaso de cerveza Inteligente
Sensor capacitivo
sensor de nivel
Procesador PIC
8-bit, 8-pin
Transmisión de
potencia y
lectura sin
contacto
Bobina inductiva
para activación y
poder via RF
CPU y bobina en la mesa.
Reporta el nivel del fluido del
vaso, alerta a la camarera
cercanía a vacío.
© Jakob Engblom
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
“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
“Ciclocomputador” y Correa
Pectoral

Trabajo obvio de computador:







Sensor:



Rapidez
Tiempo total, tiempo pedaleando,
hora
Rapidez, máxima, promedio
Tasa de pedaleos
Pulsaciones ….
etc.
Switch magnético en rueda y pedal
Conexión inalámbrica con cinturón
al pecho
Carlo de Gavardo cuánto lleva …..
Teléfonos móviles




© Jakob Engblom
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
Estación base celular

Procesamiento de señal
masivo




Varias tareas de procesamiento
por teléfono móvil conectado
Basado en DSPs
Estándar o específica
100s de procesadores
© Jakob Engblom
Switch de telecomunicaciones

Basado en rack






© Jakob Engblom
Tarjetas de control
Tarjetas de IO
Tarjetas DSP
...
Conexiones ópticas
& cobre
Señales digitales &
analógicas
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
Máquinas de Coser

Interfaz Usuario



”Inteligente”



Patrón de bordado
Control Touch-screen
Fija presión del pie dependiendo
de la tarea
Sube el pie cuando termina
Nuevas funciones se agregan
actualizando el software
© Jakob Engblom
Maquinaria Forestal
© Jakob Engblom
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
© Jakob Engblom
Panel del operador

PC Embebido





© Jakob Engblom
Despliegue gráfico
Touch panel
Joystick
Botones
Keyboard
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
Autos

Procesadores Múltiples


Hasta 100
en red

Múltiples redes

© Jakob Engblom
Cuerpo, motor,
telemática, media,
seguridad
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 ...
© Jakob Engblom
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
Extremadamente Grandes

Funciones que usan
computadores:






Radar
Armas
Control de daños
Navegación
Casi todo
Computadores:


Grandes Servidores
1000s de
procesadores
© Jakob Engblom
Parangón en Chile ….


Linktronic
Sisdef
Dentro de un PC

Procesadores dedicados


Procesadores de 32-bit





Grafica, sonido
IR, Bluetooth
Red, WLAN
Harddisk
RAID controllers
Procesadores de8-bit


USB
Keyboard, mouse
© Jakob Engblom
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
Ver material Depto.
© Jakob Engblom
Pre-requisitos par ES
programming
algorithms
computer
organization
math
education
Primer curso sobre
embedded systems
control
systems
DSP
machine
vision
real-time
systems
electrical networks
& digital circuits
lab
project
group
applications
Lego
…
Maya CS en Dortmund
Programa de 4.5 años
Semestre
1
Computer organization
2
Circuits & communication
OS
Algorithms
3
HW lab
Networks
SW lab
Databases
…
4
Programming &
semantics
5
Embedded systems
fundamentals
Software
engineering
…
6
Advanced topic in ES
…
…
7
Project group
…
…
…
…
8
9
Thesis
Math education
Estructura del texto
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. "

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]
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]
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”
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Sistema Embebidos