¿Qué son los Sistemas embebidos?

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Sistemas embebidos 

🔴 En este articulo encontrarás:


También llamados sistemas integrados. Los sistemas embebidos son la combinación de Hardware y Software de computadora. Esta diseñado para realizar funciones especificas, pueden funcionar en sistemas mas grandes y pueden ser programables o con funcionalidad fija.


¿Conoces la diferencia entre Hardware, Software y Firmware?. Quizás te puede interesar: https://educatronicosisc.blogspot.com/2022/03/hardware-software-y-firmware.html


Estos sistemas, pueden variar en su complejidad. Por ejemplo: algunos no presentan interfaz de usuario y otros si (GUI). La interfaz de usuario (UI) puede incluir botones, LEDs, una pantalla táctil, etc. 


Funcionamiento de un sistema embebido:

Los sistemas embebidos son computadoras pequeñas de bajo costo y de bajo consumo de energía, e integrados, a veces, en sistemas mas grandes. Están compuestos por un procesador, una fuente de alimentación, puertos de memoria y puertos de comunicación. Los puertos de comunicación se utilizan para la transmisión de datos entre el procesador y los periféricos mediante un protocolo de comunicación. 
Al procesador se le debe introducir la información especifica (con un software)  que debe realizar. Esta información estará guardada en su memoria. Los procesadores puede ser un microprocesador o microcontrolador.

Los microprocesadores son elementos que realizan operaciones lógico aritméticas (ALUs). No dispone de entradas y salidas. Requiere de mas periféricos para funcionar (todo contenido en un solo chip), como memorias o controladores de bus. Sin embargo, las operaciones que hace son mas veloces que en un microcontrolador. Ejemplo: la familia Intel o AMD.
Los microcontroladores son circuitos integrados compuestos por entradas y salidas. Son elementos completos y funcionales para realizar operaciones digitales, aunque mas lentos. Ejemplo: PIC18F452, ATMEGA, la familia ESP, etc.

Ejemplo de microcontrolador (izquierda) y microprocesador (derecha):
Se usa el termino system on a chip (SoC) cuando nos referimos a múltiples procesadores e interfaces contenidos en un chip. Algunos ejemplos de Soc son el circuito integrado especifico de la aplicación (ASIC) y la matriz de puertas programables en campo (FPGA).

La estructura de un sistema embebido seria la siguiente:

Características de los sistemas embebidos:

- La principal característica de los sistemas embebidos es que son específicos para una sola tarea. 
- Generalmente constan de Hardware, software y Firmware
- En términos de hardware un sistema embebido consta de: sensores, convertidores analógico-digital (AD), procesadores, convertidores digital a analógico (DA), actuadores, etc. 
- Se pueden integrar a un sistema mas grande.  En conjunto ese sistema podrá hacer varias tareas, y cada sistema embebido controlara una tarea.
- Pueden estar basados en microcontroladores o microprocesadores
- Se utilizan en sistemas de detección y computación en tiempo real para dispositivos de Internet de las cosas (IOT)

Tipos de sistemas embebidos:

Según sus requisitos funcionales:

- Sistemas integrados móviles.- Están diseñados para ser portátiles. Ejemplo: cámaras. 
- Sistemas integrados en red.- Están conectados a la red para proporcionar salida a otros sistemas. Ejemplo: Sistemas de seguridad en el hogar.
- Sistemas integrados independientemente.- No dependen de un sistema host (computadora que ofrece recursos a un sistema embebido). Ejemplo: la calculadora.
- Sistemas integrados en tiempo real.- brindan una salida en un tiempo definido. Ejemplo: Un sistema de control de trafico.

Según sus requisitos de rendimiento:

- Sistemas a pequeña escala.- Generalmente usan un microcontrolador a 8 bits.
- Sistemas integrados de mediana escala.- Usan microcontroladores de 16-32 bits y se pueden vincular con otros microcontroladores.
- Sistemas integrados de escala sofisticada.- Son mas complejos en cuanto a hardware (tienen un procesador configurable y/o una matriz lógica programable). y software. Además,  usan varios algoritmos.

Según su arquitectura de software:

- Bucles de control simples.- Llamados subrutinas, administran una parte del hardware o programación.
- Sistemas controlados por interrupción.- Tienen 2 bucles (principal y secundario). Las interrupciones en los bucles generan tareas.
- Multitarea cooperativa.- es un bucle de control simple ubicado en una interfaz de programación de aplicación (API). 
- Multitarea preventiva o multiproceso.- se usa a menudo con un RTOS y presenta estrategias de sincronización y cambio de tareas.

Ejemplos de sistemas embebidos en distintas industrias:

En los automóviles: Los automóviles incluyen muchos sistemas integrados (hasta 100). Algunos    sistemas controlan el vehículo, otros son parte del sistema de navegación, otros                                   en el control de suspensión, etc.

Teléfonos móviles: Aquí también están presentes muchos sistemas. Como cámaras, micrófonos y           módulos.

Maquinas industriales: Estas maquinas, por lo general, son sistemas de automatización integrados       que monitorean y controlan un proceso.

Equipo medico: En muchas ocasiones, contiene sistemas integrados como sensores y mecanismos de   control. Además, para su operabilidad contienen por lo general una pantalla (GUI).


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