PROGRAMACIÓN DE SISTEMAS EMBEBIDOS EN C

Resumen — Este documento presenta de manera clara el concepto de sistemas embebidos, y las características más relevantes de la programación embebida; la cual permite desarrollar instrucciones en microcontroldores que cumplen funciones específicas. De igual manera se mencionaran algunas de las ventajas más relevantes de una arquitectura (von Neumann – Harvard) respecto a la otra y viceversa, componentes básicos y mapa de memoria Microchip del PIC16F877A y Freescale del MC9S08JM60.

Palabras Claves—Sistemas embebidos, compilador, interpretador, microcontroladores.

Abstract - This paper introduces the concept clearly embedded systems, and the most important characteristics of embedded programming, which allows developing instructions in microcontroldores that perform specific functions. Similarly be mentioned some significant advantages of an architecture (von Neumann - Harvard) relative to the other and vice versa, basic components and microchip memory map of MC9S08JM60 PIC16F877A and Freescale.

Keywords - Keywords-Embedded systems, compiler, interpreter, microcontrollers.

I. INTRODUCCIÓN

Los Sistemas Embebido son sistemas basados en Microprocesadores cuyo hardware y software están específicamente diseñados y optimizados para resolver un problema concreto de forma eficiente. Normalmente un Sistema de este tipo interactúa continuamente con el entorno para vigilar o controlar algún proceso mediante una serie de sensores.

II. DEFINICIÓN DE SISTEMA EMBEBIDO

Se define como sistema embebido a un circuito electrónico computarizado que está diseñado para cumplir una labor especifica en un producto.

Es en los microcontroladores donde se encuentran las secuencias y algoritmos de los sistemas embebidos. En necesario destacar que a diferencia de todos los sistemas computacionales como laptops, los sistemas embebidos se encargan de solucionar problemas específicos y pueden encontrarse en los diferentes campos de la vida cotidiana, ejemplo de ello son los electrodomésticos controlando temperatura o motor (lavadoras, estufas, refrigeradores, planchas.. etc), equipos de comunicación como celulares, PDA, cámaras fotográficas, cajeros automáticos, en autos controlando sistemas de inyección, frenado, sistemas de protección contra impacto y en general, en gran cantidad de dispositivos de uso diario.

III. PERIFÉRICOS DE SISTEMAS EMBEBIDOS.

A continuación se hará una descripción de los periféricos internos, asociados a los procesadores de 8 bits; siendo estos los que facilitan la integración de un sistema y hacen que la aplicación final sea compacta, pequeña, optimizada para bajo consumo de energía, de pocos elementos externos y por ello de bajo costo. Se presentan además sus características generales y la información básica para hacer uso de ellos en una aplicación real:

A. Puertos de entrada/ salida y función kbi

Permite intercambiar información entre el bus de datos interno del microcontrolador y otros dispositivos.

Para el control y manejo de cada puerto existen principalmente dos registros:

1) (ptd) dato en el puerto

2) (ddr) dirección del puerto.

B. Conversor analógico a digital (adc)

Permite que el microcontrolador reciba una señal análoga externa cuyos límites de voltaje oscilan entre 0 Voltios hasta el nivel de alimentación y la convierta en datos digitales equivalentes

Típicamente un microcontrolador contiene un solo sistema de ADC , lo que NO obliga a que solo soporte una señal analógica externa. La entrada del ADC es multiplexada con varios de los pines externos del microcontrolador denominados canales de ADC, con esta técnica pueden conectarse varias señales al chip, las cuales comparten arquitectura interna del ADC Y registros.

C. Computador operando apropiadamente (cop)

Perro guardián o watchdog; evita que el procesador llegue a un ciclo infinito que deshabilite su funcionalidad. En síntesis, es un registro contador que produce un reset en la maquina antes de llegar a dicha situación.

Los registros típicos que permiten la configuración del COP son:

1) Copctl

2) Config1

3) Srsr

D. Detector de bajo nivel de voltaje (lvi)

El modulo LVI es un sistema de protección que puede ser habilitado o deshabilitado en funcionamiento normal mediante el bit LVIPWR; se encarga de prevenir que el microcontrolador opere por debajo del voltaje mínimo indicado por el fabricante.

E. Temporizador (Timer)

El temporizador regula el manejo del tiempo en el microcontrolador. Lo hace por medio de un contador maestro de 16 bits que se incrementa continuamente, y que al llegar a su máximo valor pasa a cero y repite el proceso indefinidamente.

F. Comunicación serial asincrónica (sci)

El modulo SCI es un subsistema independiente de la CPU que permite, de modo estándar, comunicarse de forma serial con gran cantidad de periféricos externos.

Desde el punto de vista del microcontrolador, este posee 2 líneas de comunicación, una usada como línea de recepción (RxD) y otra como línea de transmisión (TxD), permitiendo establecer una comunicación full dúplex, es decir, se tiene la capacidad de transmitir y recibir datos de forma simultánea.

G. Comunicación serial sincrónica (spi)

La comunicación serial sincrónica trabaja bajo el esquema maestro – esclavo y facilita la comunicación con dispositivos externos como LCD, teclados, conversores de señales analógicas a digital y memorias de interfaz serial, entre otros.

Para la comunicación se utilizan 4 líneas:

1) Señal de selección de dispositivo SS (Slave Select)

2) Señal de datos del Maestro MOSI (Master Output Slave Input).

3) Señal de datos del Esclavo MISO (Master Input Slave Output)

4) Señal de sincronización SCLK (Serial Clock).

El SPI permite realizar transmisiones Full Duplex, de hecho siempre que sale un dato del maestro, se recibe también un dato en su buffer proveniente del esclavo, si el dato no se espera se es ignorado.

H. Comunicación serial i2c

El bus I2C permite una comunicación serial sincrónica, la cual consiste en el intercambio de datos entre un microcontrolador y un dispositivo externo, como un sensor, una memoria de datos seriales o un conversor analógico entre otros muchos.

Para programar los sistemas embebidos, es importante establecer diferencias entre compilador e interpretador.

TABLA 1

DIFERENCIAS

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