INFORMÀTICA INDUSTRIAL

Transcripción

1 UNIVERSITAT DE GIRONA ESCOLA POLITÈCNICA SUPERIOR CURS

2 INTRODUCCIÓ ALS SISTEMES INTEGRATS

3 Sistemes Encastats (Embedded) Sistemes electrònics que integren un microprocessador i desenvolupen una tasca específica Hardware Màquina computacional (MPU, MCU, DSP, ASIP) Memòries, ICs, ASICs Software Instruccions emmagatzemades a la memòria Entrades Sensors, perifèrics Processat Temps real Sortides Actuadors, perifèrics Restriccions: temps real, cost, potència, utilització

4 Aplicacions Electrònica de consum: rentadores, neveres, microones, rellotjes, consoles de jocs, control remot, cameres de vídeo, fax, VCR, CD, DVD, GPS, televisió digital. Sistemes de comunicació: sistemes de telefonia, contestadors, cel lulares, beepers, PDAs, enrutadors, infrastructura de xarxes. Automòvils: injecció electrònica, frens, elevadors de vidres, control de seients, instrumentació, seguretat. Indústria: instrumentació, monitorització, control, robótica, control de trànsit, manejament de codis de barres, ascensors. Medicina: monitores cardíacs, renals y de apnea, marcapassos, maquines de diàlisis.

5 Sistemes de computació de propósit general Posseeixen una gran quantitat de recursos físics (discos, teclats, desplegues gràfics, memòria). Poden ser programats amb una gran varietat de propòsits (processat de paraules, correu electrònic, càlculs científics). Aplicacions: computació personal, workstations, servidors, supercomputadors. Diferents aplicacions sobre el mateix hardware

6 Processadors encastats Processadores programables segons el seu us: Sistemes de computació Sistemes encastats Processador encastat: processador programable amb un conjunt d instruccions definit usat en un sistema encastat. Microprocessadors MPU, microcontroladors MCU, processadors digitals de senyal DSP. MPUs: CISC, RISC. Processador de aplicació específica ASIP: disenyat per un tipus de aplicació ben definit.

7 Introducció al diseny de sistemes encastats La diversitat d aplicacions dels sistemes encastats dificulta la seva generalització.

8 Sistemes de computació - Sistemes encastats Disseny de sistemes de computació Construir CPUs mes ràpides. Disseny de sistemes encastats Considera el sistema com un tot. Punt principal: combinació de interfícies externes (sensors, actuadors) y software de execució. CPU com mitjà per aconseguir funcionalitat.

9 Conceptes de disseny de sistemes encastats Restriccions de funcionalitat i implementació. Operació reactiva en temps real Peso i mida Consum de potencia Seguretat y confiabilitat Cost

10 Hardware bàsic d un sistema microcontrolat

11 CPU INFORMÀTICA INDUSTRIAL CPU, Rellotge, I/O Executar instruccions contingudes en un programa. Rellotge Execució seqüencial de operacions. I/O Intercanvi de informació amb el mon exterior Senyals analògiques i digitals (transductors)

12 Tipus de memòria RAM (Random Access Memory) SRAM (Static RAM) DRAM (Dynamic RAM) Diferència: vida útil de les dades. Quina RAM utilitzar? Temps d'accés, cost.

13 Tipus de memoria (2) ROM (Read Only Memory) Masked ROM: dades cablejades, baix cost. PROM (Programmable ROM): One Time Programmable (OTP). EPROM (Erasable PROM): esborrat amb llum ultraviolada.

14 Tipus de memòria (3) Hybrid Memory: característiques de RAM i ROM. EEPROM (Electrically EPROM): Programació i esborrat elèctrics (per bytes). FLASH: alta densitat, baix cost. Programació i esborrat elèctrics (por sectors). NVRAM (Non Volatile RAM): SRAM amb recolzament de bateries. Alt cost.

15 Perifèrics Finestra de la CPU al mon exterior. Tasques específiques que redueixen la carrega del processador. Assistència de la CPU mitjançant interrupciones. Timers, conversors A/D y D/A, comunicació serial (síncrona, asíncrona), drivers LCD, DTMF, KBI, USB,...

16 Mapa de memòria (Memory mapping) $003F $0040 $023F $0240 $7FFF $8000 $FE00 $FE10 $FF80 $FFFF Peripheral Registers RAM Unimplemented ROM or FLASH Control Registers Monitor ROM Vectors Representació gràfica del espai de memòria. Direccions assignades als perifèrics i dispositius de I/O. Instruccions de lectura/escriptura de memòria per accedir als perifèrics i dispositius I/O.

17 FI