Transcript Diseño de Sistemas embebidos de Control Automático

Vladimir Bonilla
099926868
[email protected]
www.mecatronicaecuador.com
Agenda
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
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
Software
Hardware
Componentes
Mecanismos
Tareas Especificas
Automoviles
•
Comunicaciones
•
Equipo médico
•
Entretenimiento
•
Electrodomésticos
•
Automóviles

Procesadores Múltiples
 Hasta 100
 en red

Funciones por procesamiento embebido:







ABS: Anti-lock braking systems
ESP: Electronic stability control
Airbags
Cajas de cambio automáticas eficientes
Prevención de robos con llaves “inteligentes”
Sistemas de alerta de ángulo ciego
... etc ...
Comunicaciones

Funciones por procesamiento embebido:
 Gestionar la comunicación móvil
 Gestionar y Procesar imágenes y video
 Controlar cámara, pantalla, giroscopios
 ..etc
Equipo médico

Funciones por procesamiento embebido:
 Adquisición de signos vitales
 Procesamiento digital de señales
 Comunicación con centrales de monitorización
 Gestión de alarmas
 … ect.
Electrodomésticos

Funciones por procesamiento embebido:
 Selección del tipo de detergente
 Selección de la cantidad de agua
 Selección del ciclo de lavado
 Gestión 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 real
 Un 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 embebidos
son real-time
 La mayoría de
los sistemas de
tiempo real
son embebidos

Embebidos
Embebidos
Tiempo 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 Microchip
PIC32
Diseño de sistemas embebidos de control
Problema
Conservar recursos
Diseño de sistemas embebidos de control
Válvulas
Tubería
HW/SW Emebebido
Sensores
Servomotores
Diseño de sistemas embebidos de control
dsPIC MASTER
30f4011
4.00 MIPS
Compiler
Configuration
Configure Model for
dsPIC Target
(double-click)
Compile for dsPIC
(double-click)
UART 1 Config
Baud: 38400 (+1.73%)
Bytes / Step:
Master
Configuration
Configure Model
for dsPIC
Generate Code
UART Configuration
boolean
D1
Led de Funcionamiento
Pulse
Generator
Digital Input
Interface
Tx-Matlab
Digital Output
WRITE
dbl-click to open
Graphical interface
D3
D4
double
Boton de encendido
Paro emergencia
Control de encendido
del dsPIC
ADC AN_0
In1
Out1
temp
numAngulo
In1
Out1
In1
Entrada Analoga
AngleSelector
Filtrado de senal
Control Periferico
Control Fuzzy de Temperatura
1
TX_Labview_MATLAB
2
Conexion RS232
Control Servos
Importancia de los sistemas embebidos
Importancia de los sistemas embebidos
La venta de celulares inteligentes en el mundo
alcanza 428 millones en el primer trimestre del 2011
[http://www.cnnexpansion.com]
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 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 Mecatrónica
National Instruments
Importancia de los sistemas embebidos
Requisitos para el curso de DSE
UTE
programming
algorithms
computer
organization
math
education
LAB
embedded systems design
control
systems
DSP
machine
vision
real-time
systems
project
group
Resultados del curso de DSE
UTE
electrical networks
& digital circuits
applications
…
Importancia de los sistemas embebidos
Prótesis
Robots Manipuladores
Gracias