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Embedded systems introduction

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El documento introduce los sistemas embebidos y describe su diseño e implementación. Explica que un sistema operativo funciona como interfaz entre hardware y software, y define software libre como aquel que permite la libertad de ejecutar, copiar y modificar el código. También cubre temas como el proyecto GNU, núcleo Linux, hardware y proyectos de código abierto.

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´ 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)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. CONTENIDO 1 ´ INTRODUCCION 2 SISTEMA EMBEBIDO 3 ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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/ ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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... ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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... ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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... ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ARQUITECTURA Arquitectura t´ ıpica de un sistema embebido. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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.) ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. An´lisis a ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. Identificaci´n de los componentes HW o ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
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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 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
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´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. BEAGLEBOARD Block diagram ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
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´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ 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/ ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
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Embedded systems introduction

  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 6. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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/ ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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... ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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... ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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... ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 23. ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 24. ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 26. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ARQUITECTURA Arquitectura t´ ıpica de un sistema embebido. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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.) ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 47. ´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 48. ´ 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 52. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. An´lisis a ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 53. ´ 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 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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). ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 56. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. Identificaci´n de los componentes HW o ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 57. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. Identificaci´n de los componentes HW o ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 59. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 60. ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 61. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ 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. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 62. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 63. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 64. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 65. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. BEAGLEBOARD Block diagram ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 66. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. BEAGLEBOARD Fisical components ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 67. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ECB-AT91 V1 ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 68. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 69. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ 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/ ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
  • 70. ´ INTRODUCCION SISTEMA EMBEBIDO ˜ ´ DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E. ´ GRACIAS POR SU ATENCION! PREGUNTAS? ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)