INTRODUCCI ´ ON SISTEMA EMBEBIDO DISE ˜ NO E IMPLEMENTACI ´ ON DE UN S.E. INTRODUCCI ´ ON A LOS SISTEMAS EMBEBIDOS UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB) September 09, 2010. ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
INTRODUCCION A LOS SISTEMASEMBEBIDOS
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
September 09, 2010.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA 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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
SISTEMAS OPERATIVOS
Funciona como una iterfaz entre el HW y los programas utilizadospor los usuarios. Funciones: gestionar, coordinar las actividades yllevar 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)
“El software libre se refiere a la libertad de los usuarios paraejecutar, copiar, distribuir, estudiar, modificar el software ydistribuirlo 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, yfundador de la FSF (1985).
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
“El software libre se refiere a la libertad de los usuarios paraejecutar, copiar, distribuir, estudiar, modificar el software ydistribuirlo 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, yfundador de la FSF (1985).
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Proyecto GNU
El proyecto GNU fue iniciado por Richard Stallman con el objetivode crear un sistema operativo completamente libre: el sistemaGNU.
http://www.gnu.org/
http://es.wikipedia.org/wiki/GNU
Programas desarollados en el proyecto GNU:
Bash: interprete de comandos.GIMP: programa de edicion fotografica.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)
Es un sistema operativo libre similar a Unix, desarrollado en 1991por Linus Torvalds. Linux en sı no es parte de GNU.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)
Refiere a la combinacion del nucleo o kernel Linux (similar a Unix)con las herramientas del sistema GNU. Se distribuye bajo losterminos de la licencia GPL (Licencia Publica General de GNU).
Distribuciones:
Variantes de GNU/Linux (Adision de diversos programas deaplicacion especificos o generales).
Ubuntu, Fedora, openSUSE
Debian y Gentoo...
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
GNU/Linux
GNU/Linux
Refiere a la combinacion del nucleo o kernel Linux (similar a Unix)con las herramientas del sistema GNU. Se distribuye bajo losterminos de la licencia GPL (Licencia Publica General de GNU).
Distribuciones:
Variantes de GNU/Linux (Adision de diversos programas deaplicacion especificos o generales).
Ubuntu, Fedora, openSUSE
Debian y Gentoo...
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Ejemplos de Sw Libre:
Interfaces graficas de usuarios: GNome, KDE.
Navegadores: Mozilla, Firefox.
Sintetizadores de voz: EFlite, Festival Lite, Festival, recite, etc.
Moodle(Ambiente Educativo Virtual), Octave (programa paracomputo numerico similar a MATLAB).
Distribuciones Especiales:
MythTV: orientada para equipos multimedia o grabadores devıdeo digital.
Musix: distribucion de Argentina destinada a los musicos.
64 Studio:distribucion basada en Debian disenada para laedicion multimedia.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
HARDWARE LIBRE
Dispositivos de hardware cuyas especificaciones, disenos, tamanosy diagramas esquematicos son de acceso publico (Pagando oGratuito.)En FPGAs se comparte el codigo HDL.
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)
Son sistemas de proposito especıfico disenados para realizar una ovarias actividades definidas, a diferencia de los computadorespersonales.
Ventaja:
Facilita la optimizacion de su diseno con el objetivo de mejorar eldesempeno, eficiencia, confiabilidad, reducir el tamano y costo deproduccion.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Que es un Sistema Embebido?
Definicion:
Son sistemas de proposito especıfico disenados para realizar una ovarias actividades definidas, a diferencia de los computadorespersonales.
Ventaja:
Facilita la optimizacion de su diseno con el objetivo de mejorar eldesempeno, eficiencia, confiabilidad, reducir el tamano y costo deproduccion.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Cual es el campo de accion de los S.E.?
Se utilizan en gran parte de los desarrollos tecnologicos empleadosen la vida moderna.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
¿Cual es el campo de accion de los S.E.?
Los podemos encontrar en:
Sistemas de telecomunicaciones: celulares, routers,dispositivos de redes.
Equipos medicos monitores de signos vitales,electroestetoscopios, dispositivos para el procesamiento deimagenes.
Sistemas de entretenimientos: vıdeo consolas, reproductoresde audio.
Sistemas de control, transporte...
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de produccion es bajo.
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas deprocesadores.
Su desarrollo implica un diseno particular de hardware ysoftware.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: encuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de losdispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es unaspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones detiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca aldesarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de produccion es bajo.
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas deprocesadores.
Su desarrollo implica un diseno particular de hardware ysoftware.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: encuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de losdispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es unaspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones detiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca aldesarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de produccion es bajo.
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas deprocesadores.
Su desarrollo implica un diseno particular de hardware ysoftware.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: encuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de losdispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es unaspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones detiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca aldesarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de produccion es bajo.
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas deprocesadores.
Su desarrollo implica un diseno particular de hardware ysoftware.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: encuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de losdispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es unaspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones detiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca aldesarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de produccion es bajo.
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas deprocesadores.
Su desarrollo implica un diseno particular de hardware ysoftware.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: encuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de losdispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es unaspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones detiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca aldesarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Diferencias: S.E Vs. Computadores Personales
El costo de produccion es bajo.
Pueden ser implementados en diferentes arquitecturas deprocesadores.
Su desarrollo implica un diseno particular de hardware ysoftware.
Poseen recursos limitados de hardware, por ejemplo: encuanto a la memoria RAM, ROM y al manejo de losdispositivos de Entrada/Salida (E/S).
En los sistemas embebidos el consumo de potencia es unaspecto de vital importancia.
Generalmente, los sistema embebidos poseen restricciones detiempo, motivo por el cual, gran parte del estudio se enfoca aldesarrollo de Sistemas de Tiempo Real.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Conclusion:
Los sistemas embebidos estan compuestos por hardware y software,que se integran e interactuan de una forma especifica con elobjetivo de cumplir las actividades para las que son disenados.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ARQUITECTURA
Arquitectura tıpica de un sistema embebido.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Hardware
Los tres principales componentes son:
Unidad de Procesamiento.
Dispositivos de Almacenamiento.
Perifericos.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Unidad de Procesamiento
Interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesalos datos.
Los sistemas embebidos basan su implementacion en un ampliorango de arquitecturas de procesadores, los cuales pueden sermicroprocesadores o microcontroladores, entre las que seencuentran: 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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Unidad de Procesamiento
Interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesalos datos.
Los sistemas embebidos basan su implementacion en un ampliorango de arquitecturas de procesadores, los cuales pueden sermicroprocesadores o microcontroladores, entre las que seencuentran: 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)
Corresponde a una fami-lia de microprocesado-res de arquitectura RISCdesarrollados por MIPSTechnologies. Utilizadosen productos comunes:TV, Sony Play Station2...
Blackfin http://www.
analog.com/en/
embedded-processing-dsp/
blackfin/processors/
index.html
Es una familia de micro-procesadores que incor-pora las funciones de unDSP, es producido porAnalog Devices.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
es una familia de procesadores RISC (Reduced Instruction SetComputer) disenado por Acorn Computers y desarrollado porAdvanced RISC Machines Ltd.
Esta arquitectura es una de las mas utilizadas actualmente,teniendose aplicaciones en celulares, discos duros, dispositivos dered, consolas de vıdeo juegos, PDAs, entre muchas otras.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
(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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Los S.E necesitan dispositivos que almacenen la informacionnecesaria para inicializar el sistema, ejecutar los programas yadministrar los recursos. Se clasifican como:
Memorias Volatiles
Memorias no Volatiles
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Memorias Volatiles:
Son dispositivos que requieren estar constantementeenergizados para mantener la informacion almacenada.
Utilizadas como memorias de acceso aleatorio (RAM).
Se Caracterizan por su bajo tiempo de lectura/escritura.
Ejemplos:
SRAM o RAM estaticas, DRAM o RAM dinamica ySDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), es unamemoria DRAM con interfaz sincronica y es la mas utilizada en lossistemas embebidos.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Memorias no Volatiles
Son dispositivos que almacenan informacion por largosperıodos de tiempo, ası no esten recibiendo constantementecorriente electrica.
Desventaja. el tiempo de escritura y borrado de la informacion.
Ejemplos:
DVD, Disco duro, memorias EPROM (Erasable ProgrammableRead-Only Memory), flash (Tipo NOR o NAND), NVRAM(Non-volatile random access memory) y ROM (Read OnlyMemory).
La memoria ROM: almacenar el firmware (programa de proposito especıfico ligado al hardware, funciona como unainterfaz para controlar la electronica del dispositivo.)
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Dispositivos de Almacenamiento
Memorias no Volatiles
Son dispositivos que almacenan informacion por largosperıodos de tiempo, ası no esten recibiendo constantementecorriente electrica.
Desventaja. el tiempo de escritura y borrado de la informacion.
Ejemplos:
DVD, Disco duro, memorias EPROM (Erasable ProgrammableRead-Only Memory), flash (Tipo NOR o NAND), NVRAM(Non-volatile random access memory) y ROM (Read OnlyMemory).
La memoria ROM: almacenar el firmware (programa de proposito especıfico ligado al hardware, funciona como unainterfaz para controlar la electronica del dispositivo.)
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos
Se emplean principalmente para adquirir, transmitir y almacenar lainformacion de los procesos realizados en el sistema.
Perifericos, Interfaces y buses:
Interfaces de comunicacion serial o SCI (Serial CommunicationInterfaces): RS-232 (desarrollo y depuracion entre el host y elsistema embebido), RS-422, RS-423, RS-485, etc.
Interfaces de comunicacion serial sincronicas: I2C (InterIntegrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface Bus) yESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface).
Dispositivos de comunicacion: modems, tarjetas de red(Ethernet), tarjetas inalambricas.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos
Se emplean principalmente para adquirir, transmitir y almacenar lainformacion de los procesos realizados en el sistema.
Perifericos, Interfaces y buses:
Interfaces de comunicacion serial o SCI (Serial CommunicationInterfaces): RS-232 (desarrollo y depuracion entre el host y elsistema embebido), RS-422, RS-423, RS-485, etc.
Interfaces de comunicacion serial sincronicas: I2C (InterIntegrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface Bus) yESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface).
Dispositivos de comunicacion: modems, tarjetas de red(Ethernet), tarjetas inalambricas.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos
Se emplean principalmente para adquirir, transmitir y almacenar lainformacion de los procesos realizados en el sistema.
Perifericos, Interfaces y buses:
Interfaces de comunicacion serial o SCI (Serial CommunicationInterfaces): RS-232 (desarrollo y depuracion entre el host y elsistema embebido), RS-422, RS-423, RS-485, etc.
Interfaces de comunicacion serial sincronicas: I2C (InterIntegrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface Bus) yESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface).
Dispositivos de comunicacion: modems, tarjetas de red(Ethernet), tarjetas inalambricas.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos.
Perifericos, Interfaces y buses:
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (TheIndustry Standard Architecture), PCI (The PeripheralComponent Interconnect), PCMCIA (Personal ComputerMemory Card International Association), GPIO (GeneralPurpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores Analogos/Digitales o Digitales/Analogos(ADC/DAC), monitor, pantalla tactil, teclado y raton..
Elementos de depuracion: soporte JTAG (Joint Test ActionGroup), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit SerialProgramming), 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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos.
Perifericos, Interfaces y buses:
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (TheIndustry Standard Architecture), PCI (The PeripheralComponent Interconnect), PCMCIA (Personal ComputerMemory Card International Association), GPIO (GeneralPurpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores Analogos/Digitales o Digitales/Analogos(ADC/DAC), monitor, pantalla tactil, teclado y raton..
Elementos de depuracion: soporte JTAG (Joint Test ActionGroup), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit SerialProgramming), 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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos.
Perifericos, Interfaces y buses:
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (TheIndustry Standard Architecture), PCI (The PeripheralComponent Interconnect), PCMCIA (Personal ComputerMemory Card International Association), GPIO (GeneralPurpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores Analogos/Digitales o Digitales/Analogos(ADC/DAC), monitor, pantalla tactil, teclado y raton..
Elementos de depuracion: soporte JTAG (Joint Test ActionGroup), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit SerialProgramming), 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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Perifericos.
Perifericos, Interfaces y buses:
Puertos: USB (Universal Serial Bus), paralelos, ISA (TheIndustry Standard Architecture), PCI (The PeripheralComponent Interconnect), PCMCIA (Personal ComputerMemory Card International Association), GPIO (GeneralPurpose Input/Output), IEEE1394 (FireWire).
Conversores Analogos/Digitales o Digitales/Analogos(ADC/DAC), monitor, pantalla tactil, teclado y raton..
Elementos de depuracion: soporte JTAG (Joint Test ActionGroup), ISP (In-system programming), ICSP (In Circuit SerialProgramming), 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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Software
Sistema Operativo Embebido:
Disenado para ser compacto y eficiente, capaz de administrar losrecursos y permitir la comunicacion hardware/software con el finde realizar las tareas especıficas para las que esta disenado.
Principales S.O. Embebidos:
Symbian OS (disenado para dispositivos moviles y celulares),Windows CE (Pocket PC y Windows Mobile son dos variaciones deeste sistema), Palm OS (Usado en las PDAs) y Linux embebido.
Gran cantidad de informacion, software y soporte en linea.
Libre su codigo fuente.
Independencia del Vendedor.
Estable y pequeno(2MB).
Portabilidad de codigo y soporte de HW.
Distribuciones:
Angstrom distribution, Openembedded, Embedded Debian,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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Linux Embebido
Utilizacion del S.O. Linux en el S.E.
Ventajas:
Gran cantidad de informacion, software y soporte en linea.
Libre su codigo fuente.
Independencia del Vendedor.
Estable y pequeno(2MB).
Portabilidad de codigo y soporte de HW.
Distribuciones:
Angstrom distribution, Openembedded, Embedded Debian,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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Linux Embebido
Arquitectura:
HARDWARE
Kernel
APLICACION
LIBRERIAS
Abstraccion de Alto Nivel
Interfaz de Bajo Nivel
Sistema deArchivos
Protocolosde Red
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Tipos de Sistemas de Linux Embebido
Tamano:
Tamano fısico.Velocidad de la CPU.Tamano de la RAMTamano del dispositivo de almacenamiento permanente.
Constantes de Tiempo:
Riguroso.Leves.
Conectividad.
Interaccion con el usuario: Ejemplo: Visualizacion del sistema(LCD, HDMI, LED).
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Herramientas de desarrollo
Plataforma Cruzada de Desarrollo:
Acondicionada para la creacion, compilacion y prueba de losprogramas o componentes de software.
Contienen: compiladores, sistemas de enlace (Linkers), interpretes,ambientes de desarrollo integrados, etc.
Ejemplo: Openembedded (es un sistema de software para creardistribuciones de Linux destinadas principalmente a los sistemaembebidos) y BitBake (es una herramienta para la ejecucion detareas y administrador de metadatos, similar a Make de GNU).
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Herramientas de desarrollo
Compilacion Cruzada:
Para realizar la compilacion cruzada es necesario instalar, laslibrerıas (ejemplo: glibc), el compilador (ejemplo: gcc) y los binutils(coleccion de herramientas de programacion)
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
S.E., Implementacion y Diseno
Hay cuatro pasos para disenar:
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)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Analisis
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
S.E. Disenado
-�
�
-�-
�
-SISTEMA
EMBEBIDOSpO2
PA
ECG
Tarjetas
Informacion
Dispositivo deComunicacion
Figura: Esquema general para el diseno del sistema embebido.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Caracteristicas del S.E
Procesador ARM920T de 180 MHz (SoC AT91RM9200 deATMEL)
Dimensiones: 11cm x 10cm, altura maxima de 2cm.
Alimentacion: 5V ± 10 %.
Memoria serial Flash de 2 MB.
Memoria SDRAM de 32MB (Soporta8MB/16MB/32MB/64MB).
PCB (Printed Circuit Board) de dos capas.
Una Ranura para memoria SD/MMC (Soporta memoriasFlash hasta de 8GB).
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Caracteristicas del S.E
Interfaz Ethernet 10/100.
Interfaz high speed USB 2.0.
Puerto I2C.
6 puertos seriales (RS232).
4 puertos USB.
Soporte JTAG.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificacion de los componentes HW
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificacion de los componentes HW
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificacion de los componentes HW
Componentes electronicos:
Unidad de Procesamiento: Se utiliza el SoC (System on Chip)AT91RM9200, fabricado por Atmel. Algunas de lascaracterısticas 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, I2C, SPI, serial RS232 yEthernet.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 estandar IEEE 1149.1 JTAG.Tiene una memoria interna SRAM de 16 KB y una memoriaROM de 128KB.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificacion de los componentes HW
Componentes electronicos:
Dispositivos de Almacenamiento: el almacenamiento de losdatos se realiza utilizando los siguientes componentes:
MT48LC: es una memoria dinamica de acceso aleatorio conuna interfaz sincronica o SDRAM de 32MB.AT45DB161: es una memoria Flash de interfaz serialreprogramable por software de tipo NOR fabricada porATMEL. Permite realizar la lectura de los datos hasta unavelocidad de 66 MHz.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificacion de los componentes HW
Componentes electronicos:
Perifericos: para implementar los dos principales perifericos seutilizo:
MAX3223 : proporciona una interfaz electrica entre elcontrolador de comunicacion asincronica y el conector depuerto serie. Funciona hasta velocidades de senalizacion dedatos de 250 kbps y es fabricado por Texas Instruments.KS8721 : es un producto de la lınea de Ethernet. Ofrece unainterfaz de la subcapa MAC y la capa fısica con el procesadorARM. Opera a 2.5V, con velocidades de10BaseT/100BaseTX/FX.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
Identificacion de los componentes SW
Componentes electronicos:
Host
* PlataformaCruzada deDesarrollo
* RootFilesystem
Board (S.E.)
* Darrell’s loader
* Kernel* u-boot
�
? ?
-
microSD
Openembedded
Figura: Arquitectura de los componentes de software del sistemaembebido y la herramienta de desarrollo en el Host.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
BEAGLEBOARD
Block diagram
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
BEAGLEBOARD
Fisical components
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ECB-AT91 V1
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA EMBEBIDO
DISENO E IMPLEMENTACION DE UN S.E.
ING. NELSON FELIPE ROSAS JIMENEZ MsC. UN. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA (USB)
INTRODUCCIONSISTEMA 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 EmbeddedLinux 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)