Dise ño de Sistemas embebidos de Control Automático

DISEÑO DE SISTEMAS

EMBEBIDOS DE CONTROL

AUTOMÁTICOVladimir Bonilla

099926868fbonilla@ute.edu.ec

www.mecatronicaecuador.com

Agenda

Sistemas Embebidos Funciones de los sistemas embebidos Características de los sistemas embebidos Herramientas de diseño de sistemas

embebidos Diseño de sistemas embebidos de control.

Caso práctico: Control de temperatura de la ducha

Importancia de los sistemas embebidos

Sistemas Embebidos

HardwareComponentes MecanismosSoftware

Tareas Especificas

•

Automoviles

•

Comunicaciones•

Equipo médico

•

Entretenimiento

•

Electrodomésticos

Automóviles

Procesadores Múltiples Hasta 100 en red

Funciones por procesamiento embebido:ABS: Anti-lock braking systemsESP: Electronic stability controlAirbagsCajas de cambio automáticas eficientesPrevención de robos con llaves “inteligentes”Sistemas de alerta de ángulo ciego... etc ...

Comunicaciones

Funciones por procesamiento embebido:Gestionar la comunicación móvilGestionar y Procesar imágenes y videoControlar cámara, pantalla, giroscopios..etc

Equipo médico

Funciones por procesamiento embebido:Adquisición de signos vitalesProcesamiento digital de señalesComunicación con centrales de monitorizaciónGestión de alarmas… ect.

Electrodomésticos

Funciones por procesamiento embebido:Selección del tipo de detergenteSelección de la cantidad de aguaSelección del ciclo de lavadoGestión de alertas… ect.

Características de los sistemas embebidos

•Deben ser confiables,Confiabilidad, Reliability R(t) = Probabilidad que el sistema trabaje correctamente dado que está funcionando en t=0

Mantenibilidad, Maintainability M(d) = probabilidad que el sistema vuelva a trabajar correctamente d unidades de tiempo después de una falla.

Disponibilidad, Availability A(t): probabilidad que el sistema esté funcionando al tiempo t

Seguridad personal: no causa daño

Seguridad informática: comunicación confidencial y autenticada.

Características de los sistemas embebidos Deben ser eficientes

Energía

Tamaño de código

Peso

Costo

Características de los sistemas embebidos Comunicación.

Están Dedicados a ciertas aplicaciones

Interfaces de usuario dedicadas(no mouse, keyboard, pantalla, pantalla táctil)

Características de los sistemas embebidos Muchos SE deben cumplir restricciones de

tiempo realUn sistema de tiempo real debe reaccionar a

estímulos del objeto controlado (u operador) dentro de un intervalo definido por el ambiente.

Respuestas correctas pero tardías son erradas.

Una restricción de tiempo real se dice DURA (hard) si su incumplimiento puede resultar en catástrofe.

Toda otra restricción de tiempo son blandas (soft).

Características de los sistemas embebidos

Son sinónimos Embedded y Real-Time

La mayoría de los sistemas embebidosson real-time

La mayoría de los sistemas detiempo realson embebidos

Embebidos

EmbebidosTiempo Real

Tiempo real

Características de los sistemas embebidos

Están conectados a ambientes físicos a través de sensores y actuadores

Características de los sistemas embebidos

Son sistemas hibridos(partes análogas + digitales).

Características de los sistemas embebidos

• Típicamente son sistemas reactivos:

“Un sistema reactivo es uno que está en interacción continua con su ambiente y su ejecución es a un ritmo determinado por ese ambiente” [Bergé, 1995]

Herramientas de diseño de SE de control (Software)

VHDL

Herramientas de diseño de SE de control (Hardware)

AVR PLC - GSM

Multimedia MicrochipPIC32

Diseño de sistemas embebidos de control

Problema

Conservar recursos

Diseño de sistemas embebidos de control

TuberíaVálvulas

ServomotoresSensores

HW/SW Emebebido

Diseño de sistemas embebidos de control

InterfaceTx-Matlab

dbl-click to openGraphical interface

UART 1 ConfigBaud: 38400 (+1.73%)

Bytes / Step:

UART Configuration

PulseGenerator

dsPIC MASTER30f4011

4.00 MIPS

Master

Digital OutputWRITE

D1

Led de Funcionamiento

Compile for dsPIC(double-click)

Generate Code

In1 Out1

Filtrado de senal

ADC AN_0

Entrada Analoga

Control de encendidodel dsPIC

In1

Control Servos

temp numAngulo

Control PerifericoControl Fuzzy de Temperatura

Configure Model fordsPIC Target(double-click)

Configure Model for dsPIC

CompilerConfiguration

Configuration

TX_Labview_MATLAB1

2

Conexion RS232

Digital InputD3D4

Boton de encendidoParo emergencia

In1 Out1

AngleSelector

double

boolean

Importancia de los sistemas embebidos

Importancia de los sistemas embebidos

Sector automotriz … asegura empleo de más de 4 M de personas en Europa. Juntos, como 8 M de trabajos dependen de las ganancias de la industria del transporte y sectores relacionados [OMI bulletin]

La venta de celulares inteligentes en el mundo alcanza 428 millones en el primer trimestre del 2011 [http://www.cnnexpansion.com]

La fabricación de vehículos en México alcanzó las 213,329 unidades en mayo de 2011 (aumento de 19.4%)[http://www.cnnexpansion.com/economia]

Importancia de los sistemas embebidos

Curso de Metodología del diseño Mecatrónico UTE

Webinario: Herramientas de diseño para MecatrónicaNational Instruments

Importancia de los sistemas embebidos

programming algorithms computerorganization

matheducation

electrical networks& digital circuits

embedded systems designLAB

controlsystems

DSP machine vision

real-timesystems

project group

applications …

Requisitos para el curso de DSEUTE

Resultados del curso de DSEUTE

Importancia de los sistemas embebidos

Prótesis

Robots Manipuladores

Gracias