1. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
´
INTRODUCCION A LOS SISTEMAS
EMBEBIDOS
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
September 09, 2010.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)

2. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
CONTENIDO
1 ´
INTRODUCCION
2 SISTEMA EMBEBIDO
3 ˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
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3. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
SISTEMAS OPERATIVOS
Funciona como una iterfaz entre el HW y los programas utilizados
por los usuarios. Funciones: gestionar, coordinar las actividades y
llevar a cabo el intercambio de los recursos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo
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4. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
SOFTWARE LIBRE (free software)
Definici´n:
o
“El software libre se refiere a la libertad de los usuarios para
ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, modificar el software y
distribuirlo modificado.” Free Software Foundation (FSF).
http://www.fsf.org
http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre
Richard Stallman: Es el creador de los conceptos Free Software, y
fundador de la FSF (1985).
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5. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
SOFTWARE LIBRE (free software)
Definici´n:
o
“El software libre se refiere a la libertad de los usuarios para
ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, modificar el software y
distribuirlo modificado.” Free Software Foundation (FSF).
http://www.fsf.org
http://es.wikipedia.org/wiki/Software_libre
Richard Stallman: Es el creador de los conceptos Free Software, y
fundador de la FSF (1985).
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6. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
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7. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Proyecto GNU
El proyecto GNU fue iniciado por Richard Stallman con el objetivo
de crear un sistema operativo completamente libre: el sistema
GNU.
http://www.gnu.org/
http://es.wikipedia.org/wiki/GNU
Programas desarollados en el proyecto GNU:
Bash: int´rprete de comandos.
e
GIMP: programa de edici´n fotogr´fica.
o a
Glibc: biblioteca para lenguaje C.
GCC: compilador optimizado para varios lenguajes,
particularmente C.
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8. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
N´cleo Linux:
u
Es un sistema operativo libre similar a Unix, desarrollado en 1991
por Linus Torvalds. Linux en s´ no es parte de GNU.
ı
Las ultimas versiones del kernel son:
2.6.25, 16 de abril de 2008.
2.6.30, 10 de junio de 2009.
2.6.35, 1 de agosto de 2010.
http://www.linux.org/
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9. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
GNU/Linux
GNU/Linux
Refiere a la combinaci´n del n´cleo o kernel Linux (similar a Unix)
o u
con las herramientas del sistema GNU. Se distribuye bajo los
terminos de la licencia GPL (Licencia Publica General de GNU).
Distribuciones:
Variantes de GNU/Linux (Adisi´n de diversos programas de
o
aplicaci´n especificos o generales).
o
Ubuntu, Fedora, openSUSE
Debian y Gentoo...
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10. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
GNU/Linux
GNU/Linux
Refiere a la combinaci´n del n´cleo o kernel Linux (similar a Unix)
o u
con las herramientas del sistema GNU. Se distribuye bajo los
terminos de la licencia GPL (Licencia Publica General de GNU).
Distribuciones:
Variantes de GNU/Linux (Adisi´n de diversos programas de
o
aplicaci´n especificos o generales).
o
Ubuntu, Fedora, openSUSE
Debian y Gentoo...
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11. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Ejemplos de Sw Libre:
Interfaces gr´ficas de usuarios: GNome, KDE.
a
Navegadores: Mozilla, Firefox.
Sintetizadores de voz: EFlite, Festival Lite, Festival, recite, etc.
Moodle(Ambiente Educativo Virtual), Octave (programa para
c´mputo num´rico similar a MATLAB).
o e
Distribuciones Especiales:
MythTV: orientada para equipos multimedia o grabadores de
v´
ıdeo digital.
Musix: distribuci´n de Argentina destinada a los m´sicos.
o u
64 Studio:distribuci´n basada en Debian dise˜ada para la
o n
edici´n multimedia.
o
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12. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
HARDWARE LIBRE
Dispositivos de hardware cuyas especificaciones, dise˜os, tama˜os
n n
y diagramas esquem´ticos son de acceso p´blico (Pagando o
a u
Gratuito.)
En FPGAs se comparte el c´digo HDL.
o
http://www.emqbit.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware_libre
Comunidades
Open Collector, OpenCores y el Proyecto gEDA.
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13. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Proyectos de Hardware Libre
Aurora 224 2 Channel Open Source DJ Mixer:
Es un mezclador DJ de 2 canales libre que ofrece 24
potenci´metros anal´gicos, tres deslizadores lineales, y 8 botones
o o
con realimentaci´n por LED.
o
http://www.auroramixer.com/media.html
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14. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Proyectos de Hardware Libre
Arduino
Plataforma de HW libre. Basada en los microcontroladores
Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 ...
http://arduino.cc/en/Main/Hardware
http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino
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15. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Qu´ es un Sistema Embebido?
e
Definici´n:
o
Son sistemas de prop´sito espec´
o ıfico dise˜ados para realizar una o
n
varias actividades definidas, a diferencia de los computadores
personales.
Ventaja:
Facilita la optimizaci´n de su dise˜o con el objetivo de mejorar el
o n
desempe˜o, eficiencia, confiabilidad, reducir el tama˜o y costo de
n n
producci´n.
o
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16. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Qu´ es un Sistema Embebido?
e
Definici´n:
o
Son sistemas de prop´sito espec´
o ıfico dise˜ados para realizar una o
n
varias actividades definidas, a diferencia de los computadores
personales.
Ventaja:
Facilita la optimizaci´n de su dise˜o con el objetivo de mejorar el
o n
desempe˜o, eficiencia, confiabilidad, reducir el tama˜o y costo de
n n
producci´n.
o
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17. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Cu´l es el campo de acci´n de los S.E.?
a o
Se utilizan en gran parte de los desarrollos tecnol´gicos empleados
o
en la vida moderna.
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18. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Cu´l es el campo de acci´n de los S.E.?
a o
Los podemos encontrar en:
Sistemas de telecomunicaciones: celulares, routers,
dispositivos de redes.
Equipos m´dicos monitores de signos vitales,
e
electroestetoscopios, dispositivos para el procesamiento de
im´genes.
a
Sistemas de entretenimientos: v´
ıdeo consolas, reproductores
de audio.
Sistemas de control, transporte...
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19. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de producci´n es bajo.
o
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas de
procesadores.
Su desarrollo implica un dise˜o particular de hardware y
n
software.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: en
cuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de los
dispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es un
aspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones de
tiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca al
desarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
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20. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de producci´n es bajo.
o
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas de
procesadores.
Su desarrollo implica un dise˜o particular de hardware y
n
software.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: en
cuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de los
dispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es un
aspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones de
tiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca al
desarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
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21. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de producci´n es bajo.
o
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas de
procesadores.
Su desarrollo implica un dise˜o particular de hardware y
n
software.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: en
cuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de los
dispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es un
aspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones de
tiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca al
desarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
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22. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de producci´n es bajo.
o
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas de
procesadores.
Su desarrollo implica un dise˜o particular de hardware y
n
software.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: en
cuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de los
dispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es un
aspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones de
tiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca al
desarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de producci´n es bajo.
o
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas de
procesadores.
Su desarrollo implica un dise˜o particular de hardware y
n
software.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: en
cuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de los
dispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es un
aspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones de
tiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca al
desarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de producci´n es bajo.
o
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas de
procesadores.
Su desarrollo implica un dise˜o particular de hardware y
n
software.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: en
cuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de los
dispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es un
aspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones de
tiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca al
desarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
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25. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Conclusi´n:
o
Los sistemas embebidos est´n compuestos por hardware y software,
a
que se integran e interact´an de una forma especifica con el
u
objetivo de cumplir las actividades para las que son dise˜ados.
n
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26. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ARQUITECTURA
Arquitectura t´
ıpica de un sistema embebido.
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27. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Hardware
Los tres principales componentes son:
Unidad de Procesamiento.
Dispositivos de Almacenamiento.
Perif´ricos.
e
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28. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Unidad de Procesamiento
Interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa
los datos.
Los sistemas embebidos basan su implementaci´n en un amplio
o
rango de arquitecturas de procesadores, los cuales pueden ser
microprocesadores o microcontroladores, entre las que se
encuentran: ARM, AVR, x86, MIPS, Hitachi SuperH,
IBM/Motorola PowerPC, Motorola 68000 y Blackfin.
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29. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Unidad de Procesamiento
Interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa
los datos.
Los sistemas embebidos basan su implementaci´n en un amplio
o
rango de arquitecturas de procesadores, los cuales pueden ser
microprocesadores o microcontroladores, entre las que se
encuentran: ARM, AVR, x86, MIPS, Hitachi SuperH,
IBM/Motorola PowerPC, Motorola 68000 y Blackfin.
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30. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Arquitectura de Procesadores:
Arquitectura Enlace Anotaci´n
o
MIPS http://www.mips. Corresponde a una fami-
com/products/ lia de microprocesado-
architectures/ res de arquitectura RISC
desarrollados por MIPS
Technologies. Utilizados
en productos comunes:
TV, Sony Play Station
2...
Blackfin http://www. Es una familia de micro-
analog.com/en/ procesadores que incor-
embedded-processing-dsp/ pora las funciones de un
blackfin/processors/ DSP, es producido por
index.html Analog Devices.
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31. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Arquitectura de Procesadores:
ARM (Advanced RISC Machines http://www.arm.com/)
es una familia de procesadores RISC (Reduced Instruction Set
Computer) dise˜ado por Acorn Computers y desarrollado por
n
Advanced RISC Machines Ltd.
Esta arquitectura es una de las m´s utilizadas actualmente,
a
teni´ndose aplicaciones en celulares, discos duros, dispositivos de
e
red, consolas de v´
ıdeo juegos, PDAs, entre muchas otras.
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32. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Arquitectura de Procesadores:
Familia N´cleos
u MIPS@MHz
ARM7TDMI(-S) 15 MIPS @ 16.8 MHz
ARM7TDMI ARM710T 36 MIPS @ 40 MHz
ARM720T 60 MIPS @ 59.8 MHz
ARM920T 200 MIPS @ 180 MHz
ARM9TDMI
ARM922T, ARM940T
ARM926EJ-S 220 MIPS @ 200 MHz
ARM9E
ARM968E-S,
ARM996HS
Cuadro: Algunas familias y n´cleos de ARM.
u
(MIPS o “millones de instrucciones por segundo” y la velocidad del procesador, medida en MHz.)
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33. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Los S.E necesitan dispositivos que almacenen la informaci´n o
necesaria para inicializar el sistema, ejecutar los programas y
administrar los recursos. Se clasifican como:
Memorias Vol´tiles
a
Memorias no Vol´tiles
a
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34. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Memorias Vol´tiles:
a
Son dispositivos que requieren estar constantemente
energizados para mantener la informaci´n almacenada.
o
Utilizadas como memorias de acceso aleatorio (RAM).
Se Caracterizan por su bajo tiempo de lectura/escritura.
Ejemplos:
SRAM o RAM est´ticas, DRAM o RAM din´mica y
a a
SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), es una
memoria DRAM con interfaz sincr´nica y es la m´s utilizada en los
o a
sistemas embebidos.
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35. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Memorias no Vol´tiles
a
Son dispositivos que almacenan informaci´n por largos
o
per´
ıodos de tiempo, as´ no est´n recibiendo constantemente
ı e
corriente el´ctrica.
e
Desventaja. el tiempo de escritura y borrado de la informaci´n.
o
Ejemplos:
DVD, Disco duro, memorias EPROM (Erasable Programmable
Read-Only Memory), flash (Tipo NOR o NAND), NVRAM
(Non-volatile random access memory) y ROM (Read Only
Memory).
La memoria ROM: almacenar el firmware (programa de prop´sito espec´
o ıfico ligado al hardware, funciona como una
interfaz para controlar la electr´nica del dispositivo.)
o
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36. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Memorias no Vol´tiles
a
Son dispositivos que almacenan informaci´n por largos
o
per´
ıodos de tiempo, as´ no est´n recibiendo constantemente
ı e
corriente el´ctrica.
e
Desventaja. el tiempo de escritura y borrado de la informaci´n.
o
Ejemplos:
DVD, Disco duro, memorias EPROM (Erasable Programmable
Read-Only Memory), flash (Tipo NOR o NAND), NVRAM
(Non-volatile random access memory) y ROM (Read Only
Memory).
La memoria ROM: almacenar el firmware (programa de prop´sito espec´
o ıfico ligado al hardware, funciona como una
interfaz para controlar la electr´nica del dispositivo.)
o
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37. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos
e
Se emplean principalmente para adquirir, transmitir y almacenar la
informaci´n de los procesos realizados en el sistema.
o
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Interfaces de comunicaci´n serial o SCI (Serial Communication
o
Interfaces): RS-232 (desarrollo y depuraci´n entre el host y el
o
sistema embebido), RS-422, RS-423, RS-485, etc.
Interfaces de comunicaci´n serial sincr´nicas: I2 C (Inter
o o
Integrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface Bus) y
ESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface).
Dispositivos de comunicaci´n: modems, tarjetas de red
o
(Ethernet), tarjetas inal´mbricas.
a
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38. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos
e
Se emplean principalmente para adquirir, transmitir y almacenar la
informaci´n de los procesos realizados en el sistema.
o
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Interfaces de comunicaci´n serial o SCI (Serial Communication
o
Interfaces): RS-232 (desarrollo y depuraci´n entre el host y el
o
sistema embebido), RS-422, RS-423, RS-485, etc.
Interfaces de comunicaci´n serial sincr´nicas: I2 C (Inter
o o
Integrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface Bus) y
ESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface).
Dispositivos de comunicaci´n: modems, tarjetas de red
o
(Ethernet), tarjetas inal´mbricas.
a
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39. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos
e
Se emplean principalmente para adquirir, transmitir y almacenar la
informaci´n de los procesos realizados en el sistema.
o
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Interfaces de comunicaci´n serial o SCI (Serial Communication
o
Interfaces): RS-232 (desarrollo y depuraci´n entre el host y el
o
sistema embebido), RS-422, RS-423, RS-485, etc.
Interfaces de comunicaci´n serial sincr´nicas: I2 C (Inter
o o
Integrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface Bus) y
ESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface).
Dispositivos de comunicaci´n: modems, tarjetas de red
o
(Ethernet), tarjetas inal´mbricas.
a
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40. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos.
e
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (The
Industry Standard Architecture), PCI (The Peripheral
Component Interconnect), PCMCIA (Personal Computer
Memory Card International Association), GPIO (General
Purpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores An´logos/Digitales o Digitales/An´logos
a a
(ADC/DAC), monitor, pantalla t´ctil, teclado y rat´n..
a o
Elementos de depuraci´n: soporte JTAG (Joint Test Action
o
Group), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit Serial
Programming), interfaz BDM (Background Debug Mode).
Controladores para memorias: Compact Flash, NAND flash,
DataFlash, SDRAM, SD/MMC.
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41. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos.
e
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (The
Industry Standard Architecture), PCI (The Peripheral
Component Interconnect), PCMCIA (Personal Computer
Memory Card International Association), GPIO (General
Purpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores An´logos/Digitales o Digitales/An´logos
a a
(ADC/DAC), monitor, pantalla t´ctil, teclado y rat´n..
a o
Elementos de depuraci´n: soporte JTAG (Joint Test Action
o
Group), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit Serial
Programming), interfaz BDM (Background Debug Mode).
Controladores para memorias: Compact Flash, NAND flash,
DataFlash, SDRAM, SD/MMC.
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42. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos.
e
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (The
Industry Standard Architecture), PCI (The Peripheral
Component Interconnect), PCMCIA (Personal Computer
Memory Card International Association), GPIO (General
Purpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores An´logos/Digitales o Digitales/An´logos
a a
(ADC/DAC), monitor, pantalla t´ctil, teclado y rat´n..
a o
Elementos de depuraci´n: soporte JTAG (Joint Test Action
o
Group), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit Serial
Programming), interfaz BDM (Background Debug Mode).
Controladores para memorias: Compact Flash, NAND flash,
DataFlash, SDRAM, SD/MMC.
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43. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perif´ricos.
e
Perif´ricos, Interfaces y buses:
e
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (The
Industry Standard Architecture), PCI (The Peripheral
Component Interconnect), PCMCIA (Personal Computer
Memory Card International Association), GPIO (General
Purpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores An´logos/Digitales o Digitales/An´logos
a a
(ADC/DAC), monitor, pantalla t´ctil, teclado y rat´n..
a o
Elementos de depuraci´n: soporte JTAG (Joint Test Action
o
Group), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit Serial
Programming), interfaz BDM (Background Debug Mode).
Controladores para memorias: Compact Flash, NAND flash,
DataFlash, SDRAM, SD/MMC.
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44. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Software
Sistema Operativo Embebido:
Dise˜ado para ser compacto y eficiente, capaz de administrar los
n
recursos y permitir la comunicaci´n hardware/software con el fin
o
de realizar las tareas espec´
ıficas para las que est´ dise˜ado.
a n
Principales S.O. Embebidos:
Symbian OS (dise˜ado para dispositivos m´viles y celulares),
n o
Windows CE (Pocket PC y Windows Mobile son dos variaciones de
este sistema), Palm OS (Usado en las PDAs) y Linux embebido.
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_operating_systems
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45. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Linux Embebido
Utilizaci´n del S.O. Linux en el S.E.
o
Ventajas:
Gran cantidad de informaci´n, software y soporte en linea.
o
Libre su codigo fuente.
Independencia del Vendedor.
Estable y peque˜o(2MB).
n
Portabilidad de c´digo y soporte de HW.
o
Distribuciones:
˚
Angstr¨m distribution, Openembedded, Embedded Debian,
o
OpenZaurus, BlueCat, SlugOS, MontaVista, RTLinux, Maemo
(basado en Debian), Openmoko Linux y Android.
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46. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Linux Embebido
Utilizaci´n del S.O. Linux en el S.E.
o
Ventajas:
Gran cantidad de informaci´n, software y soporte en linea.
o
Libre su codigo fuente.
Independencia del Vendedor.
Estable y peque˜o(2MB).
n
Portabilidad de c´digo y soporte de HW.
o
Distribuciones:
˚
Angstr¨m distribution, Openembedded, Embedded Debian,
o
OpenZaurus, BlueCat, SlugOS, MontaVista, RTLinux, Maemo
(basado en Debian), Openmoko Linux y Android.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Linux Embebido
Arquitectura:
´
APLICACION
LIBRER´
IAS
Kernel
Abstracci´n de Alto Nivel
o
Sistema de Protocolos
Archivos de Red
Interfaz de Bajo Nivel
HARDWARE
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Tipos de Sistemas de Linux Embebido
Tama˜o:
n
Tama˜o f´
n ısico.
Velocidad de la CPU.
Tama˜o de la RAM
n
Tama˜o del dispositivo de almacenamiento permanente.
n
Constantes de Tiempo:
Riguroso.
Leves.
Conectividad.
Interacci´n con el usuario: Ejemplo: Visualizaci´n del sistema
o o
(LCD, HDMI, LED).
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49. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Herramientas de desarrollo
Plataforma Cruzada de Desarrollo:
Acondicionada para la creaci´n, compilaci´n y prueba de los
o o
programas o componentes de software.
Contienen: compiladores, sistemas de enlace (Linkers), interpretes,
ambientes de desarrollo integrados, etc.
Ejemplo: Openembedded (es un sistema de software para crear
distribuciones de Linux destinadas principalmente a los sistema
embebidos) y BitBake (es una herramienta para la ejecuci´n de
o
tareas y administrador de metadatos, similar a Make de GNU).
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50. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Herramientas de desarrollo
Compilaci´n Cruzada:
o
Para realizar la compilaci´n cruzada es necesario instalar, las
o
librer´ (ejemplo: glibc), el compilador (ejemplo: gcc) y los binutils
ıas
(colecci´n de herramientas de programaci´n)
o o
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51. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
S.E., Implementaci´n y Dise˜o
o n
Hay cuatro pasos para dise˜ar:
n
Determinar los componentes del Sistema.
Configurar y construir el kernel
Construir el Root Filesystem
Arrancar el SW y configurarlo.
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52. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
An´lisis
a
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
S.E. Dise˜ado
n
Tarjetas
ECG
Informaci´n
o -
- SISTEMA
SpO2 -
Dispositivo de
- EMBEBIDO
Comunicaci´no
PA
Figura: Esquema general para el dise˜o del sistema embebido.
n
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54. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Caracteristicas del S.E
Procesador ARM920T de 180 MHz (SoC AT91RM9200 de
ATMEL)
Dimensiones: 11cm x 10cm, altura m´xima de 2cm.
a
Alimentaci´n: 5V ± 10 %.
o
Memoria serial Flash de 2 MB.
Memoria SDRAM de 32MB (Soporta
8MB/16MB/32MB/64MB).
PCB (Printed Circuit Board) de dos capas.
Una Ranura para memoria SD/MMC (Soporta memorias
Flash hasta de 8GB).
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55. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Caracteristicas del S.E
Interfaz Ethernet 10/100.
Interfaz high speed USB 2.0.
Puerto I2 C.
6 puertos seriales (RS232).
4 puertos USB.
Soporte JTAG.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificaci´n de los componentes HW
o
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificaci´n de los componentes HW
o
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58. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificaci´n de los componentes HW
o
Componentes electr´nicos:
o
Unidad de Procesamiento: Se utiliza el SoC (System on Chip)
AT91RM9200, fabricado por Atmel. Algunas de las
caracter´
ısticas del SoC AT91RM9200 son:
Integra el procesador ARM920T de 200 MIPS a 180 MHz.
Posee Memory Management Unit (MMU).
Tiene soporte para memorias: SDRAM, NAND flash,
DataFlash, SD/MMC y CompactFlash.
Posee puertos: USB 2.0 host, I2 C, SPI, serial RS232 y
Ethernet.
Tiene soporte para las Interfaces: high speed USB 2.0,
Ethernet 10/100 Base T y interfaz de bus externo (EBI).
Ofrece soporte para el est´ndar IEEE 1149.1 JTAG.
a
Tiene una memoria interna SRAM de 16 KB y una memoria
ROM de 128KB.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificaci´n de los componentes HW
o
Componentes electr´nicos:
o
Dispositivos de Almacenamiento: el almacenamiento de los
datos se realiza utilizando los siguientes componentes:
MT48LC: es una memoria din´mica de acceso aleatorio con
a
una interfaz sincr´nica o SDRAM de 32MB.
o
AT45DB161: es una memoria Flash de interfaz serial
reprogramable por software de tipo NOR fabricada por
ATMEL. Permite realizar la lectura de los datos hasta una
velocidad de 66 MHz.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
˜ ´
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificaci´n de los componentes HW
o
Componentes electr´nicos:
o
Perif´ricos: para implementar los dos principales perif´ricos se
e e
utiliz´:
o
MAX3223 : proporciona una interfaz el´ctrica entre el
e
controlador de comunicaci´n asincr´nica y el conector de
o o
puerto serie. Funciona hasta velocidades de se˜alizaci´n de
n o
datos de 250 kbps y es fabricado por Texas Instruments.
KS8721 : es un producto de la l´
ınea de Ethernet. Ofrece una
interfaz de la subcapa MAC y la capa f´ısica con el procesador
ARM. Opera a 2.5V, con velocidades de
10BaseT/100BaseTX/FX.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificaci´n de los componentes SW
o
Componentes electr´nicos:
o
Host Board (S.E.)
-
* Plataforma * Darrell’s loader
Cruzada de ? ? * u-boot
Desarrollo * Kernel
Openembedded * Root
Filesystem
microSD
Figura: Arquitectura de los componentes de software del sistema
embebido y la herramienta de desarrollo en el Host.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
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63. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
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64. ´
INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
BEAGLEBOARD
Block diagram
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INTRODUCCION
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
BEAGLEBOARD
Fisical components
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ECB-AT91 V1
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INTRODUCCION
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
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INTRODUCCION
SISTEMA EMBEBIDO
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DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Bibliography
The information is based on:
Karim Yaghmour. Building Embedded Linux Systems.O’Reilly
Associates, Inc.,2003.
Karim Yaghmour, JonJason Brittain, Ian F. Darwin Masters,
Gilad Ben Yossef, and Philippe Gerum. Building Embedded
Linux Systems. O’Reilly Media, Inc., second edition, 2008.
emQbit. emqbit linux powered devices company.
http://www.emqbit.com/
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70. ´
INTRODUCCION
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GRACIAS POR SU ATENCION!
PREGUNTAS?
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