simposio argentino de sistemas embebidos 2-4 marzo de … · integración y ensayos de plataformas...

TecnologTecnologíía argentina para el mundo.a argentina para el mundo.

Simposio Argentino de Sistemas Embebidos2-4 Marzo de 2011

Ing Erio SchweickardtResponsable de Electrónica

INVAP S.E.

Sistemas electrónicos embebidos en el contexto deproyectos complejos, experiencia a lo largo de más de

20 años

HOJA DE RUTA

• INVAP: Empresa de Tecnología

• Proyectos complejos

• Sistemas Embebidos – Un poco de historia

• Sistemas Embebidos – Historia en INVAP• Área Nuclear• Área Industrial • Área Sistemas Médicos• Área Aeroespacial, Gobierno y Defensa

• Sistemas Embebidos : Vista al Futuro.

INVAP: EMPRESA DE TECNOLOGÍA

•Fundación: 1° de septiembre de 1976

•Propiedad de la Provincia de Río Negro

•Opera como empresa privada

•Vinculada fuertemente a CONAE y CNEA

•Ventas anuales: 30 a 60 M USD

•800 empleados (80% Profesionales y Técnicos)

•Sede: Bariloche, Río Negro

•Subsidiarias en EE. UU. y Brasil

•Agencias en: Australia, Egipto y Venezuela

ÁREAS DE NEGOCIOS

• Industrial

• Sistemas Médicos

• Nuclear

• Aeroespacial, Gobierno y Defensa

• Ingeniería, consultoría y servicios a la industria

• Fabricación de componentes

• Robótica y automatización

• Actualización tecnológica de plantas industriales

• Gas y petróleo

• Energía eólica

ÁREA INDUSTRIAL

• Unidades de telecobalto-terapia.

• Simuladores universales para radioterapia.

• Consultoría y servicios a hospitales y clínicas.

ÁREA SISTEMAS MÉDICOS

• Reactores de investigación.

• Plantas de producción de radioisótopos.

• Plantas de fabricación de combustibles.

• Centros de investigaciones nucleares

• Productos y servicios para centrales nucleares.

• Almacenaje de combustibles irradiados.

• Instrumentación y control.

• Equipos a medida.

ÁREA NUCLEAR

ÁREA AEROESPACIAL Y GOBIERNO

• Diseño, fabricación, montaje,

integración y ensayos de plataformas

y cargas útiles satelitales.

•Estación terrena

•Operación de misiones espaciales.

•Sistemas y servicios auxiliares.

Sistemas de gobierno y fiscales: • Sistemas de control y gestión de pesca.

• Control fiscal industria frigorífica.

Defensa y seguridad:• Sistemas de vigilancia por radares.

• Simuladores de radares para navegación.

ÁREA AEROESPACIAL Y GOBIERNO

HOJA DE RUTA




• Sistemas Embebidos – Historia en INVAP

• Área Nuclear• Área Industrial • Área Sistemas Médicos• Área Aeroespacial, Gobierno y Defensa


Diseño y construcción de proyectos complejos.

Los desarrollos tecnológicos y la integración de sistemas son la clave, tanto integrando tecnologías existentes como desarrollando las que no están disponibles.

Grupo humano excepcional, con fluida interacción con el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología.

ESENCIA DE ESENCIA DE INVAPINVAP::

• Hito para nuestra tecnología nuclear.

• Tecnología accesible a un grupo selecto de países: posicionamiento y poder de negociación.

• Ciclo nuclear completo (del combustible a la energía).

Planta de Enriquecimiento de Uranio (PILCA) 1983

Ubicación: Centro Atómico Bche.Uso: entrenamiento alumnos Inst. Balseiro, irradiación de alimentos, tratamientos de cáncer.

REACTORES

RA-6 (Argentina) 1982

Ubicación: Argel, Argelia. Uso: entrenamiento, investigación básica, análisis por activación neutrónica, radiografía neutrónica.

REACTORES

NUR (Argelia) 1989

Ubicación: Inshas, Egipto.Uso: producción de radioisotopos de uso medico e industrial, investigación en física neutrónica, y entrenamiento.

Hall

REACTORES

ETRR-II (Egipto) 1998

Ubicación: Lucas Heights,NSW, Australia.Uso: Producción de radioisotopos e investigación.

REACTORES

OPAL (Australia – 2006)

OPAL, Australia“La mayor inversión en ciencia y tecnología en la historia de Australia”.

Prof. Helen GarnettGerente Ejecutiva de ANSTO

Julio de 2000

SatéliteSAC-B

Integración

Ensayo Mecánico

Configuración OrbitalPre-Integración Pegasus

Pegasus

SAC-C

21-nov-00 - Delta II Despegue SAC-C

AQUARIUS / SAC-D

NASA provee:• Instrumento Aquarius• Vehículo de Lanzamiento

CONAE provee:• Plataforma Satelital y diversos instrumentos

• Segmento terreno y operaciones

Cooperación internacionalNASA - CONAE

Medición de la salinidad oceánica global

Dimensiones:1.9m x 1.9m x 4.7m (Φ 2.7m cofia)Antena SAR Activa 10m x 2.5m (25m2)Panel solar 2m x 4m

Masas:1893 kg al lanzamiento60 kg hydrazine887 kg Bus747 kg Antena SAR Activa166 kg electrónica SAR33 kg otras cargas

Potencia:2500W EOL Paneles Solares900 W EOL Potencia Orbital Promedio5250 W RF entregado a la Antena SAR4200W EOL Potencia Pico (3000W Cargas, 1200W Bus)

SatéliteSAOCOM

SATÉLITE DE COMUNICACIONES – ARSAT

RADARESRADARES

25

Radar Secundario Monopulso Argentino

(RSMA)

Proyecto Radar Secundario Monopulso Argentino(RSMA)

Sistemas de Monitoreo Radar

• Alcance– Entrega de 22 radares secundarios monopulso

para el control del tránsito aéreo argentino.

• Cliente

– Fuerza Aérea Argentina (FAA).

– Agencia Nacional de Aviación Civil (ANAC).

• Status primeros 11– Bariloche: prototipo– Quilmes: en operación– Neuquén: en operación– Santa Rosa: en operación– Bahía Blanca: en operación– Córdoba : en operación

– San Luis: en operación– Bahía Blanca: en operación– Tucumán: en operación– Salta: a espera del sitio– La Rioja: a espera del sitio– Morteros: a espera del sitio

Sistema Nacional de Vigilancia y Controldel Aeroespacio Argentino SINVICA (FAA-ANAC)Emplazamiento Radares Secundarios INVAP

SINVICA: SISTEMA NACIONAL DE VIGILANCIA

Y CONTROL DEL AEROESPACIO

RADAR 3D

Modelo de Evaluación

Tecnológica(MET).

HOJA DE RUTA






Muchas gracias

Sistema Embebido :

Dispositivo, o Arreglo de dispositivos, AUTONOMO, “incrustado” o“entrelazado” en un Sistema mayor, cuya finalidad es la Gestión oProcesamiento de datos.

Gestión o Procesamiento de datos :

- Adquisición de variables externas, analógicas o digitales. (manejo de sensores)

- Ejecución de algoritmos o programas sobre variables almacenadas- Actuación sobre dispositivos externos, (manejo de actuadores- Recepción, envío y transferencia de datos, (comandos, telemetría,

participación activa en redes de comunicación)

Un poco de Historia – Una modesta visiónFines de los 70s Principios-Mediados de los 80s

Tipos de recursos de Hardware disponibles: • Aparecen los microprocesadores como solución• No existían casi PCs• Los sistemas eran CENTRALIZADOS, complejos, caros y dedicados• La arquitectura era de procesamiento centralizado• Los sistemas auxiliares a la Gestión de datos (adquisición, almacenamiento,

transmisión, actuación) eran limitados y costosos• El software era escaso y costosoFormación de los recursos humanos• Orientados fuertemente al hardware• Poco acceso a sistemas de procesamiento centralizado, por ende poco

conocimiento sobre ellos.• Poco o nada de experiencia en software de tiempo real• Capacidad de diseño con entrenamiento intensivo previoDiscusión de entonces : • Solución por Hardware o por “Computadora”.• En el caso de necesitar procesamiento total o parcial por software, podía

decidirse comprar o diseñar un sistema centralizado.


Tipos de recursos de Hardware disponibles:

• Aparecen las PCs en todas sus versiones y niveles de calidad. Todo los ciclos dediseño se facilitan y aceleran

• Aparecen todo tipo de placas que convierten a las PCs en lo que uno necesita.• Aparecen masivamente los microcontroladores como solución intermedia• Aparecen algunos ASIC como solución a temas concretos• Aparecen masivamente las redes de comunicación entre PCs• Los sistemas comienzan a basarse en PCs, • Los sistemas complejos empiezan a descentralizarse.• El software empieza a tomar relevancia, aparecen lenguajes versátiles y

poderosos, y sistemas operativos de tiempo real. El hacer algo por software suele ser una opción con gran peso

• Aparece Internet


Formación de los recursos humanos

• Orientados a la combinación de hardware con software.• Con acceso y experiencia probable en sistemas basados en PC• Pasos dados en software de tiempo real.• Conocimientos de algún microcontrolador• Capacidad de diseño con algún entrenamiento previo

Discusión de entonces :

• Uso de PC (comercial o industrial) o solución alternativa• Si se usa PC, se compran las placas o se diseñan?• Si se busca otra solución, se compra o se diseña?

Un poco de Historia – Una modesta visiónFines de los 90s Principios-Mediados del 2000

Tipos de recursos de Hardware disponibles:

• Se multiplica la variedad de microcontroladores y microprocesadores, algunos orientados a soluciones específicas

• Aparecen fuertemente los DSPs• Aparecen los Dispositivos lógicos Programables (PGAs, FPGAs, etc• Aparecen los “chipsets” de ASICS orientados a soluciones particulares• Aparece todo tipo de sistemas “embebibles” de uso general o particular• El uso de redes o protocolos de comunicación se hace común y masivo

Formación de los recursos humanos

• Orientados a la combinación de hardware con software, esta vez agregando procesadores o microcontroladores dedicados.

• Con experiencia en todo tipo de microcontroladores y algunos microprocesadores. (Inclusive ya desde el colegio técnico Secundario)

• Con alguna experiencia en Lógica programable• Con conocimiento de varios lenguajes de programación

Un poco de Historia – Una modesta visiónFines de los 90s Principios-Mediados del 2000

Discusión de entonces :

• Se hace por Hardware o por software?

• La solución por Hardware implicará una combinación de lógica programable con procesadores?

• La solución por software implicará la combinación de sistemas embebidos con microprocesadores orientados (DSPs), chipsets dedicados ó lógica programable?

Un poco de Historia – Una modesta visiónMediados del 2000 hasta el 2010

Paradigmas Actuales (modesta visión) :

• Como hacer programable el hardware?

• Como hacer para que el software pueda “correr” en tiempo real a la velocidad del hardware puro?

HOJA DE RUTA






En los proyectos complejos que INVAP ha llevado adelante, puedenidentificarse 3 grandes “ejes”, que pueden influir fuertemente en laarquitectura sistémica, y de ahí influir, en los sucesivos niveles de

refinamiento, en otras arquitecturas o elecciones.

• Funcionalidad crítica : prestaciones especiales, consumo, velocidad, peso, COSTO, PLAZO, compatibilidades con otros sistemas, etc.

• Seguridad crítica : Establecido un escenario de “seguridad”, el sistema debe mantenerse en él aún en caso de fallas

• Disponibilidad crítica : Establecido un criterio de disponibilidad, el sistema debe mantenerse en o por encima de él, ante un escenario hipotético de fallas.

Historia en INVAP

Funcionalidad Crítica Disponibilidad Crítica

Seguridad Crítica

Historia en INVAP

El rol central de los sistemas embebidos, a lo largo de su historia, ha sidocontribuir a poder cumplir, en un determinado AMBIENTE OCONTEXTO de funcionamiento, los requerimientos en forma optima encuanto a :

• Robustez• Confiabilidad• Disponibilidad• Peso• Consumo• Tamaño• Vida útil• Costo• Otros

Historia en INVAP

En el Área Industrial

Los Proyectos suelen estar orientados al cumplimiento óptimo defuncionalidad crítica , y suelen involucrar :

• Instrumentación de Procesos• Supervisión y control de Procesos

En el Área Servicios Médicos

Los Proyectos suelen estar orientados al cumplimiento óptimo defuncionalidad crítica, y seguridad crítica, ysuelen involucrar :

• Instrumentación de Procesos• Supervisión y control de Procesos

Historia en INVAP

En el Área Nuclear

Los Proyectos suelen estar orientados a cumplir en forma óptima aspectos deseguridad crítica, y suelen involucrar :

• Instrumentación convencional y nuclear• Supervisión y Control• Monitoreo de Área (seguridad radiológica)

En el Área Espacial y Defensa

Los Sistemas Espaciales suelen estar orientados a cumplir en forma óptimaaspectos de disponibilidad crítica, con otros, no menores, de funcionalidad

críticaLos sistemas de Radares están orientados a cumplir funcionalidades críticas, yAlgunos aspectos de disponibilidad crítica. Ambos suelen involucrar :

• Supervisión y Control• Gestión y Proceso de datos

Historia en INVAP

Historia en INVAP- mediados de los 70 a mediados de los 80

En esta época

• Las soluciones de procesamiento o gestión tienden a ser CENTRALIZADAS, con equipamiento diseñado por INVAP o bien comprado.

• Si hay, la “incrustación” es a nivel SISTEMICO.• El factor de reutilización de la ingeniería es bajo• El ciclo de diseño es del orden de duración del

proyecto


Logros :

• Sistema de adquisición y control propio.computadora industrial basada en dosmicroprocesadores:RCA1802 (COSMAC) y Z80

• El Z80 y su entorno soportaban CPM como sistema operativo, sobre el cual corrían aplicaciones de supervisión y control, y las rutinas de adquisición y actuación se comandaban hacia un programa de bajo nivel que corría en el 1802.


En esta época• Las soluciones de procesamiento o gestión tienden

a descentralizarse, con equipamiento diseñado por INVAP o bien comprado.

• La “incrustación” comienza a ocurrir a niveles medios de integración de los Proyectos.

• El factor de reutilización de Ingeniería crece.• El software toma un papel relevante.• Los ciclos de diseño son mas cortos que el del

Proyecto.



Logros :

• Sistemas de adquisición de datos basados en PCs o similares industriales (STDbus). Combinación de placas comerciales con diseños propios de INVAP.

• Sistemas de supervisión y control con sistemas operativos de tiempo real, corriendo en redes de computadoras.

• Unidades remotas inteligentes, diseñadas en INVAP, basadas en microcontroladores (80C96, 80C196)

• Sistemas dedicados, diseñados en INVAP, en base a microprocesadores (Z80, 6809)

• CPUs para aplicaciones espaciales, diseñadas en INVAP, basadas en 80C86

Historia en INVAP- mediados de los 90 a mediados del 2000


En esta época

• Las soluciones de procesamiento o gestión tienden a descentralizarse más aún, con equipamiento mayormente diseñado por INVAP.

• La “incrustación” comienza a ocurrir a bajos niveles de integración de los Proyectos.

• El factor de reutilización de Ingeniería es alto. Se crean CVS tanto de software como de diseños de lógica programable.

• El software se “entrelaza” fuertemente con el hardware• Se comienza a usar una gran variedad de microcontroladores, aún para

resolver problemáticas simples• Se comienzan a usar DSPs, chipsets dedicados a funciones complejas,

y microprocesadores de 32 bits.• Los ciclos de diseño son mucho mas cortos que los del Proyecto.


• Logros :

• Sistemas de instrumentación y control que antes era puramente analógicos se “digitalizan”.

• Se comienzan a usar pseudoPCs industriales, de formato reducido.• Se logran bajar tiempos de desarrollo, con el uso de pequeños a

medianos sistemas embebidos.• Se afirma la linea de CPUs de uso general• Se afirma la línea de CPUs de uso ESPACIAL.• Se consolida el uso de DSPs• Se consolida una metodología de diseño de lógica programable.• Se comienzan a dar pasos hacia el “System on Chip”• Se generan líneas concretas para solucionar el procesamiento de

señales rápidas (radares)• Se concretan grandes Proyectos, que marcarán el rumbo de la Empresa

Historia en INVAP- mediados del 2000 a la fecha


Link a Video SAC-D

http://www.youtube.com/watch?v=0LFHz7bsGAQ&feature=fvsr

Historia en INVAP- mediados del 2000 a la fechaSATVD-T

Y otros…www.tvdigitalargentina.gob.ar

www.mitvdigital.gob.ar

Historia en INVAP- mediados del 2000 a la fechaSATVD-T

HOJA DE RUTA






VISTA AL FUTURO - CONCLUSIONES

Vista al Futuro. Algunas modestas opiniones

• El rol de los sistemas embebidos en el cumplimiento óptimo de requerimientos, tiende a profundizarse, y a hacerse central

• Se podría pensar que, superando las soluciones convencionales, procesadores puros, chipsets dedicados, microcontroladores puros y lógica programable pura, los sistemas embebidos tenderán a ser una mezcla balanceada de ellos.

• Cuando el procesamiento o gestión de datos tiende a hacerse puramente por software, aparecerá el “multiprocesamiento” como una opción a sopesar.

• En cambio, si tendiera a hacerse puramente por hardware (lógica programable, combinada o no con “chipsets” dedicados), el “system on chip”, ( con algún aspecto programable), empezará a aparecer como una opción a tener en cuenta.

• El bajar los tiempos de diseño, y la reutilización de la Ingeniería, seguirán siendo, muy probablemente, los efectos mas buscados al usar sistemas embebidos.

• El prolongar la vida útil “en mercado”, o el acelerar el tiempo de ingreso al mercado, parecen ser los “drivers” actuales a la hora de definir arquitecturas.

• El Ingeniero en Software tiene cada vez más en común con el Ingeniero en Hardware y viceversa.

• La interacción entre las Políticas de Estado, Empresas y Universidades, se torna clavea la hora de “perfilar” a los futuros profesionales en estos aspectos. (Triángulo de Sábato)

Personal de INVAP - Septiembre 2006

Muchas Muchas graciasgracias…… PREGUNTAS?PREGUNTAS?

Personal de INVAP - Enero 2010

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