Definicion De Un Sistema Embebido

Definición de un sistema embebido

Se entiende por sistemas embebidos a una combinación de hardware y software de computadora, sumado tal vez a algunas piezas mecánicas o de otro tipo, diseñado para tener una función específica. Es común el uso de estos dispositivos pero pocos se dan cuenta que hay un procesador y un programa ejecutándose que les permite funcionar.

Esto ofrece un contraste con la computadora personal, que si bien también está formada por una combinación de hardware y software mas algunas piezas mecánicas (discos rígidos, por ejemplo). Sin embargo la computadora personal no es diseñada para un uso específico. Si no que es posible darle muchos usos diferentes.

Muchas veces un sistema embebido es un componente de un sistema mucho mas grande, como por ejemplo los sistemas de frenos o el sistema de inyección de combustible, en automóviles actuales son sistemas embebidos.

Esta combinación de software y hardware puede ser reemplazada en muchos casos por un circuito integrado que realice la misma tarea. Pero una de las ventajas de los sistemas embebidos es su flexibilidad. Ya que a la hora de realizar alguna modificación resulta mucho más sencillo modificar unas líneas de código al software del sistema embebido que reemplazar todo el circuito integrado.

Un uso muy común de los sistemas embebidos es en los sistemas de tiempo real, entendiéndose por sistemas en tiempo real a aquellos sistemas en los que el control del tiempo es vital para el correcto funcionamiento. Los sistemas en tiempo real necesitan realizar ciertas operaciones o cálculos en un límite de tiempo. Donde ese límite de tiempo resulta crucial. Un ejemplo claro de un sistema de tiempo real es el control de tráfico aéreo.

Historia

El primer sistema embebido reconocido fue el sistema de guía de Apolo desarrollado por el laboratorio de desarrollo del MIT para las misiones Apolo hacia la luna. Cada vuelo hacia la luna tenía dos de estos sistemas. La función era manejar el sistema de guía inercial de los módulos de excursión lunar. En un comienzo fue considerado como el elemento que más riesgo presentaba en el proyecto Apolo. Este sistema de cómputo fue el primero en utilizar circuitos integrados y utilizaba una memoria RAM magnética, con un tamaño de palabra de 16 bits. El software fue escrito en el lenguaje ensamblador propio y constituía en el sistema operativo básico, pero capaz de soportar hasta ocho tareas simultáneas.

El primer sistema embebido producido en masa, fue el computador guía del misil norteamericano Minuteman II en 1962. El principal aspecto de diseño del computador del Minuteman, es que además de estar construido con circuitos integrados, permitía reprogramar los algoritmos de guía del misil para la reducción de errores, y permitía realizar pruebas sobre el misil ahorrando así el peso de los cables y conectores.

CARACTERISTICAS

Las principales características de un sistema embebido son el bajo costo y consumo de potencia. Dado que muchos sistemas embebidos son concebidos para ser producidos en miles o millones de unidades, el costo por unidad es un aspecto importante a tener en cuenta en la etapa de diseño. Generalmente, los sistemas embebidos emplean procesadores muy básicos, relativamente lentos y memorias pequeñas para minimizar los costos.

En estos sistemas la velocidad no solo está dada por la velocidad del reloj del procesador, sino que el total la arquitectura se simplifica con el fin de reducir costos.

Normalmente, un sistema embebido emplea periféricos controlados por interfaces seriales sincrónicos, las cuales son muchas veces más lentas que los periféricos empleados en un PC.

Un sistema embebido debe enfrentar fuertes restricciones de recursos, por tanto normalmente deberá hacer uso de sistemas operativos especiales, denominados de tiempo real (RTOS Real time operating system).Los sistemas embebidos deberán reaccionar a estímulos provenientes del ambiente, respondiendo con fuertes restricciones de tiempo en muchos casos, por lo tanto, un sistema se dice que trabaja en tiempo real si la información después de la adquisición y tratamiento es todavía vigente. Es decir, que en el caso de una información que llega de forma periódica, los tiempos de adquisición y tratamiento deben ser inferiores al período de actualización de dicha información. Un sistema embebido puede o no ser de tiempo de real dependiendo de los requerimientos específicos de la aplicación que se quiere implementar.

Los programas en estos sistemas se ejecutan minimizando los tiempos muertos y enfrentando fuertes limitaciones de hardware, ya que usualmente no tienen discos duros, ni teclados o monitores, una memoria flash reemplaza los discos y algunos botones y una pantalla LCD normalmente reemplazan los dispositivos de interfaz.

El software que controla un dispositivo de hardware, por ejemplo una memoria ROM, Flash o un circuito integrado se conoce como Firmware. Típicamente la programación en estos dispositivos se realiza en lenguaje ensamblador o en lenguaje C, actualmente se han desarrollado algunas máquinas virtuales y otros compiladores que permiten el diseño de programas más complejos. Además se puede encontrar depuradores, simuladores, ases de datos, GUIs, metodologías entre otras herramientas para el diseño y programación de este tipo de sistemas.

Componentes de un sistema embebido

Un sistema embebido en principio estaría formando por un microprocesador y un software que se ejecute sobre este. Sin embargo este software necesitara sin duda un lugar donde poder guardarse para luego ser ejecutado por el procesador. Esto podría tomar la forma de memoria RAM o ROM, Todo sistema embebido necesitara en alguna medida una cierta cantidad de memoria, la cual puede incluso encontrarse dentro del mismo chip del procesador. Además de esto normalmente un sistema embebido contara con una serie de salidas y entradas necesarias para comunicarse con el mundo exterior.

Debido a que las tareas realizadas por sistemas embebidos son de relativa sencillez, los procesadores comúnmente usados cuentan con registros de 8 o 16 bits.

En su memoria solo reside el programa destinado a gobernar una aplicación determinada. Sus líneas de entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y todos los recursos complementarios disponibles tiene como única finalidad atender a sus requerimientos.

Estas son las únicas características que tienen en común los sistemas embebidos, todo lo demás será totalmente diferente para cada sistema embebido en particular debido a la inmensa diversidad de aplicaciones disponibles.

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