Introducción n a los Sistemas Electrónicos Digitales. Departamento de Electrónica Curso 2007/08

Transcripción

1 Introducción n a los Sistemas Electrónicos Digitales Curso 2007/08 1

2 Qué es un sistema? 2

3 Un sistema es todo aquello que: Interactúa a con su entorno Entrada + Procesamiento + Salida 3

4 Sistemas Electrónicos Digitales Procesamiento basado en: Circuitos combinacionales/secuenciales Microprocesadores Microcontroladores DSP Circuitos de lógica l programable Autómatas programables (PLC s) 4

5 Clasificación n de los sistemas de procesamiento NO EMPOTRADOS EMPOTRADOS NO REALIZAN CONTROL Supercomputadores Servidores Estaciones de trabajo PC's Calculadoras Cálculo científico Gestión (bancos, etc.) Bases de datos REALIZAN CONTROL / TIEMPO REAL Computadores específicos PC's + tarjetas E/S Autómatas Programables Reguladores digitales Control industrial Simuladores de vuelo Robótica Tarjetas microprocesadores + tarjetas E/S + bus VME PC's + tarjetas E/S + bus ISA Microcontroladores Electrodomésticos Aeronáutica Robótica móvil Teléfonos móviles 5

6 Sistemas empotrados BasadosBasados en componentes programambles (ej.. Micro- controladores,, DSPs.) Son Son generalmente sistemas reactivos de tiempo real: Reaccionan a eventos externos Mantienen interacción permanente. Están continuamente funcionando. Están sujetos a restricciones externas de tiempo RealizanRealizan varias tareas concurrentemente. 6

7 Ejemplos de sistemas empotrados. Ejemplos de sistemas empotrados Electrónica de consumo Videos, HIFI, televisión,... Lavadoras, frigoríficos, ficos, lavaplatos,... Automóviles Control velocidad, climatización, visualización ABS, ASR Inyección Telecomunicaciones Radios trunking,, teléfonos fonos móvilesm Aviónica, espacial Computadores de vuelo, de misión Path-finder finder Defensa Bombas y misiles inteligentes Vehículos, culos, dirección n de tiro,... Instrumentación White goods Transport Entertainment Communications Medicine Industry 7

8 Sistemas empotrados: : (Apolo( 11) 11) Sistema de Guiado Datos : 16 bits (15 bits datos + bit paridad) Primera vez que se emplearon circuitos integrados. Memoria tipo magnético tico: ROM: RAM: x 2 bytes x 2 bytes Número de instrucciones: : 34 Frecuencia de reloj: : 85 khz (!) Número de puertas lógicas: : Peso: 30 kg Consumo: : 70 W 8

9 Sistemas empotrados: computador de a bordo Varias Varias tareas: Control automático tico de velocidad Control climatización Visualización: velocidad rpm consumo niveles alarmas... Ordenes del conductor: comienzo cont. velocidad establecimiento temperatura interior puesta en hora... 9

10 Sistemas empotrados: computador de a bordo Km Km/h Cont. Velocidad Tª Hora Pedales Computador Control Empotrado Calefacción Aire Acondicionado Ruedas Sistema Inyección 10

11 Características de los Sistemas Empotrados Concurrencia Las distintas tareas del sistema controlado o monitorizado funcionan simultáneamente El sistema de control debe atenderlo y generar las acciones de control o visualización n de forma simultánea Si hay una sola unidad de proceso: se emplean técnicas t de multiproceso, empleando sistemas operativos en tiempo real. Si hay varias unidades de proceso se habla de multiprocesadores. 11

12 Características de los Sistemas Empotrados Fiabilidad Fiabilidad y seguridad Un fallo en un sistema de control puede hacer que el sistema controlado se comporte de forma peligrosa o antieconómica Es importante asegurar que si el sistema de control falla lo haga de forma que el sistema controlado quede en un estado seguro Hay que prever los posibles fallos o excepciones del diseño EficienciaEficiencia Gran parte de los sistemas de control deben responder con gran rapidez a los cambios en el sistema controlado 12

13 Características de los Sistemas Empotrados Interacción n con dispositivos físicosf Control/Supervisión n de magnitudes físicasf Velocidad, posición, temperatura, humedad, etc. Dispositivos de Entrada/Salida específicos Convertidores A/D, D/A, generadores PWM, E/S digitales, Relés Drivers específicos Manejadores dependientes del dispositivo 13

14 Características de los Sistemas Empotrados Bajo consumo Muchos de estos sistemas están n alimentados con batería a o pilas. Menor consumo => mayor autonomía En muchos casos necesidades de bajo voltaje (3V) Bajo peso Característica deseable en sistemas portátiles tiles No depende únicamente del computador embarcado y su periferia sino también n de la alimentación n (baterías) as) o de los sensores y actuadores 14

15 Características de los Sistemas Empotrados Bajo precio Aplicable a electrónica de consumo y otros dispositivos con mercados muy competitivos (p.e. telefonía a móvil) m Pequeñas dimensiones Las dimensiones de un sistema empotrado no dependen sólo s de sí mismo sino también n del espacio disponible en el sistema que controla y/o monitoriza. 15

16 Evolución n tecnológica Acrobat Document 16