Introduccion de sistemas embebidos p empotrados

Tema I Introducción
En este tema vamos a tratar de introducir al alumno en los denominados sistemas empotrados. En este tema introduciremos una posible definición de estos sistemas, así como una posible clasificación, un flujo de diseño típico, y una serie de aplicaciones reales de estos sistemas.

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Tema I. Introducción

1.1. Introducción. Definiciones
El interés por los sistemas, que hoydía se denominan empotrados (embedded), ha sufrido un aumento considerable en la última década con su aplicación a los sistemas denominados de tiempo real. No obstante, podemos encontrar referencias a este tipo de sistemas que datan de la época de los 70. Pero antes de entrar en materia, debemos dar una definición de los sistemas que vamos a tratar. En primer lugar debemos indicar que no existeninguna definición estándar de lo que se entiende por sistema empotrado; es más, dependiendo del área en el que se le pregunte nos darían respuestas diferentes. Así, nos podemos encontrar con las siguientes definiciones: • un sistema empotrado es un sistema operativo ejecutándose en un micro de pocos recursos. • un sistema empotrado es un artefacto (hardware + software) no susceptible de modificacióndel algoritmo que define su comportamiento. • un sistema empotrado es un procesador, con sus elementos externos que desarrolla una función específica de manera autónoma. • un sistema empotrado es un sistema computador de propósito especial construido en un dispositivo mayor. • un sistema empotrado es una mezcla de hardware y software que constituye un componente dentro de un sistema más complejo y seespera que funcione sin intervención humana. Así, nosotros vamos a considerar una definición que englobará a la mayoría de las definiciones anteriores. La definición que vamos a manejar es la siguiente: Un sistema empotrado es un sistema que usa un computador para realizar una función específica, pero ni es usado ni es percibido como un computador. Por lo tanto, un sistema empotrado tiene comointegrante fundamental al computador, ya sea en sus versiones de microprocesador o de microcontrolador. Lo esencialmente importante es que su funcionamiento se lleve a cabo mediante programación. Pero como el componente computador no se puede ver como tal, se debe incluir los datos de entrada, y obtener los datos de salida, de un modo no convencional. Esta situación implica que al sistema computador hayque añadirle componentes hardware para tal efecto. Por lo tanto, un sistema empotrado genérico seguirá el esquema mostrado en la figura 1.1. Luego un sistema empotrado es un sistema con un relativo grado de heterogeneidad por la combinación de hardware a medida (como es el dispositivo ASIC) y software empotrado (como son los programas que controlan tanto al microcontrolador como a los DSP oelementos programables). Incluso, dentro de cada uno de estos grandes grupos, existe heterogeneidad ya que los dispositivos ASIC utilizarán diferentes estilos de diseño (por lo general); y en cuanto al componente software, habrá diferencia de estilos en la programación del microcontrolador y de los DSP.

Departamento de Ingeniería Electrónica de Sistemas Informáticos y Automática

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Ejecuciónsoftware
Microcontrolador

Ejecución hardware

ASIC

DSP 1

DSP 2

Figura 1.1.- Arquitectura típica de un sistema empotrado

Esta heterogeneidad impone una de las principales partes del diseño de cualquier sistema empotrado: decidir qué funcionalidad se implementará vía software y cuál vía hardware. De hecho esta decisión impondrá la arquitectura del sistema completo, ya que nos indicarálos diferentes componentes que son necesarios desarrollar. Veamos un ejemplo más detallado, como el que se muestra en la figura 1.2. En este sistema podemos apreciar la CPU y la memoria, junto con una amplia variedad de interfaces que permite al sistema medir, manipular e interactuar con el entorno exterior. En esta figura podemos ver que existen dos tipos de comunicación: una comunicación en el...