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

Ejemplos

Algunos Sistemas Embebidos de la Vida Real

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

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: 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

…..

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

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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

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

© 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

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Panel del operador PC Embebido

Despliegue gráfico Touch panel Joystick Botones Keyboard

© Jakob Engblom

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 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 ...

© 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

Grafica, sonido Procesadores de 32-bit

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

© Jakob Engblom

Ver material Depto.

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

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

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”