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DISEÑO DE SISTEMAS
EMBEBIDOS DE CONTROL
AUTOMÁTICOVladimir Bonilla
099926868
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
Hardware
Componentes Mecanismos
Software
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_MATLAB
1
2
Conexion RS232
Digital InputD3
D4
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
programmingprogramming algorithmsalgorithms computerorganization
computerorganization
matheducation
matheducation
electrical networks& digital circuits
electrical networks& digital circuits
embedded systems designembedded systems design LABLAB
controlsystems
controlsystems
DSPDSP machine vision
machine vision
real-timesystems
real-timesystems
project group
project group
applicationsapplications …
Requisitos para el curso de DSEUTE
Resultados del curso de DSEUTE
Importancia de los sistemas embebidos
Prótesis
Robots Manipuladores
Gracias