Sistema mínimo

Sistema Mínimo

Basado en Microcontrolador.

Integración electrónica y programación.

Basado en Microprocesador.

Sistema Mínimo Basado en Microprocesador

¿Por qué diseñar sistemas embebidos basados en Microprocesadores?

Concepto

Un Sistema Embebido, sistema mínimo basado en microprocesador (μP), es una computadora de propósito específico equipada solo con los componentes estrictamente necesarios para realizar la función encomendada.

Sistema Mínimo Basado en Microprocesador

Diseñar un sistema mínimo utilizando como elemento principal un microprocesador, implica interconectar de forma síncrona los circuitos integrados auxiliares necesarios (RAM, ROM, Decodificadores, Pastillas especiales de E/S) para completar la solución digital al problema abordado

Sistema Mínimo Basado en Microprocesador

Por otro lado se necesita desarrollar un código que dirija el funcionamiento del sistema mínimo en desarrollo, escribiendo el programa completamente en lenguaje ensamblador, cuidando además detalles de funcionamiento inherentes al comportamiento de la pastilla microprocesadora elegida tales como:

Uso no visible de la pila.

Ubicación de los vectores de arranque y de interrupción.

Introducción de retardos para esperar a componentes más lentos.

Diseño de los bloque de atención por interrupción, entre otros.

Sistema Mínimo Basado en Microprocesador

El siguiente ejemplo muestra el diagrama a bloques de un sistema basado en microprocesador encargado del control de un motor.

Sistema Mínimo Basado en Microcontrolador

¿Sabes cómo están compuestos internamente los microcontroladores?

Concepto

En general, al desarrollar un Sistema Mínimo, con la finalidad de reducir la cantidad de interconexiones e interfaces entre distintos circuitos integrados, se prefiere utilizar microcontroladores.

Sistema Mínimo Basado en Microcontrolador

Ejemplos

Tarjetas de control de aparatos de aplicación doméstica como smart TVs, lavadoras, aires acondicionados, refrigeradores, etc.

Sistemas de automatización de aplicaciones industriales como transmisores de señal, indicadores y controladores entre otros.

Integración electrónica y programación.

Los sistemas embebidos están diseñados específicamente para realizar una o pocas funciones específicas dedicadas a operar en tiempo real. Se optimizan para resolver un problema en concreto y de manera continua por medio de la interacción con el entorno utilizando actuadores y sensores. Es por ello que integran electrónica y programación de tal forma que funcionen de manera automática.

El proceso de desarrollo de una tarjeta electrónica capaz de auxiliar en la automatización de la solución de un problema comienza con un análisis a través del cual se entiendan los distintos requerimientos de un determinado problema y se extraigan sus características más relevantes de manera que se pueda proponer una solución adecuada.

Diseño

Firmware

Propósito

Propósito de sistemas embebidos.

Al contrario de lo que ocurre con las computadoras de propósito general que están diseñados para cubrir un amplio rango de necesidades, los sistemas embebidos se diseñan para cubrir necesidades específicas. En un sistema embebido la mayoría de los componentes se encuentran incluidos en la tarjeta electrónica principal. A modo de ejemplo puedes revisar la tarjeta de control de un aire acondicionado.

Firmware

Se denomina firmware a la programación o software que al ejecutarse gobierna el funcionamiento del sistema, en la memoria ROM reside el programa destinado a gobernar una aplicación determinada, sus entradas y salidas son la conexión con los sensores o actuadores del dispositivo a controlar. Está dotado de los módulos estrictamente indispensables para desarrollar la función encomendada a fin de reducir su costo; y logra generar un valor agregado en los productos donde se incorpora.

Diseño de sistemas embebidos

En general, los sistemas embebidos comprenden la fabricación del hardware y software de manera específica para desarrollar el producto y su aplicación. Bajo un diseño general se pueden conformar en paralelo ambos aspectos.

El diseño del hardware se realiza en los circuitos integrados o con una interconexión con una placa de circuito impreso (PCB por sus siglas en inglés Printed Circuit Board), buscando la menor circuitería y el menor tamaño.

En cuanto al software para la programación, con la finalidad de facilitar el desarrollo de los programas principales se utilizan normalmente lenguajes de programación optimizados para sistemas embebidos, lenguaje ensamblador o compiladores.

Diseño de sistemas embebidos

Como este tipo de soluciones atienden situaciones en donde se gobierna el funcionamiento del proceso de un sistema, se recomienda basar el desarrollo del programa ensamblador en el ciclo que se ilustra en el diagrama de la derecha. De la forma más reduccionista posible este es el modelo a seguir para desarrollar el programa que gobierna la salida de un sistema mediante una computadora específica, aunque cabe señalar que en el ciclo principal al menos deben insertarse mediante programación las protecciones pertinentes para permitir que el sistema sea estable en su funcionamiento.