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Comprensión de los sistemas integrados: conceptos básicos

Comprensión de los sistemas integrados: conceptos básicos

A medida que avanza la tecnología informática, su tecnología se integra en más y más productos electrónicos.

Las capacidades proporcionadas por los sistemas integrados permiten que los equipos electrónicos tengan capacidades mucho mayores de las que serían posibles si solo se utilizaran técnicas de hardware.

Como resultado, los sistemas integrados se encuentran en todo tipo de aparatos y equipos electrónicos. Desde pequeñas cantidades de procesamiento en elementos como temporizadores electrónicos, hasta sistemas integrados mucho más complicados como consolas de juegos e incluso fábricas importantes y otros sistemas industriales.

La técnica recibe su nombre del hecho de que el software está integrado para una aplicación en particular. El sistema integrado no es como una PC u otra computadora que puede ejecutar una variedad de programas y realizar una gran cantidad de tareas, sino que el elemento que utiliza software integrado se centra en una tarea o aplicación en particular.

Para satisfacer esta necesidad, el artículo que utiliza técnicas integradas tiene su software precargado, aunque es posible que se realicen actualizaciones de vez en cuando.

Conceptos básicos de los sistemas integrados

Se puede preguntar qué es un sistema integrado. Con muchos sistemas y computadoras basados ​​en procesadores, es útil definir qué es un sistema integrado. Una definición conveniente para un sistema integrado es: Un sistema integrado es cualquier sistema informático contenido dentro de un producto que no se describe como una computadora.

Usando esta definición de sistema embebido es posible comprender las diversas características básicas. Normalmente son:

  • Los sistemas integrados están diseñados para una tarea específica. Aunque utilizan técnicas informáticas, no se pueden utilizar como una computadora de propósito general utilizando una variedad de programas diferentes para diferentes tareas. De esta manera, su función se puede centrar en lo que necesitan hacer y, en consecuencia, se pueden hacer más baratos y más eficaces.
  • El software para sistemas integrados se denomina normalmente firmware. En lugar de almacenarse en un disco, donde se pueden almacenar muchos programas, el programa único para un sistema integrado normalmente se almacena en un chip y se denomina firmware.

Los sistemas integrados contienen dos elementos principales:

  • Hardware del sistema integrado: Como ocurre con cualquier sistema electrónico, un sistema integrado requiere una plataforma de hardware en la que ejecutarse. El hardware se basará en un microprocesador o microcontrolador. El hardware del sistema integrado también contendrá otros elementos, incluida la memoria, las interfaces de entrada y salida (E / S), así como la interfaz de usuario y la pantalla.
  • Software de sistema integrado: El software del sistema integrado está escrito para realizar una función particular. Por lo general, se escribe en un formato de alto nivel y luego se compila para proporcionar código que se puede almacenar en una memoria no volátil dentro del hardware.

Hardware de sistemas integrados

Cuando se utiliza un sistema integrado, se puede elegir entre el uso de un microcontrolador o un microprocesador.

  • Sistemas basados ​​en microcontroladores: Un microcontrolador es esencialmente una CPU, unidad central de procesador o procesador con memoria integrada o dispositivos periféricos. Como se necesitan menos componentes externos, los sistemas integrados que utilizan microcontroladores tienden a ser más utilizados
  • Sistemas basados ​​en microprocesador: Los microprocesadores contienen una CPU pero usan chips externos para la memoria y las interfaces periféricas. Como requieren más dispositivos en la placa, pero permiten una mayor expansión y selección de periféricos exactos, etc., este enfoque tiende a usarse para los sistemas integrados más grandes.

Cualquiera que sea el tipo de procesador que se utilice en el sistema integrado, puede ser un tipo de propósito muy general de uno de los muchos procesadores altamente especializados destinados a una aplicación en particular. En algunos casos, los chips diseñados a medida pueden ser viables para una aplicación particular si las cantidades son lo suficientemente altas. Un ejemplo común de una clase estándar de procesador dedicado es el procesador de señal digital, DSP. Este tipo de procesador se utiliza para procesar archivos de audio e imágenes en particular. El procesamiento se requiere muy rápidamente ya que pueden usarse en aplicaciones como teléfonos móviles y similares.

Software de sistemas integrados

Uno de los elementos clave de cualquier sistema integrado es el software que se utiliza para ejecutar el microcontrolador.

Hay varias formas de escribir esto:

  • Codigo de maquina: El código de máquina es el código más básico que se utiliza para la unidad de procesamiento. El código normalmente está en código hexadecimal y proporciona las instrucciones básicas para cada operación del procesador. Esta forma de código rara vez se usa para sistemas integrados en estos días.
  • Lenguaje de programación: Escribir código de máquina es muy laborioso y requiere mucho tiempo. Es difícil de entender y depurar. Para superar esto, a menudo se utilizan lenguajes de programación de alto nivel. Los lenguajes que incluyen C, C ++, etc. se utilizan comúnmente.

El código para el sistema integrado normalmente se almacenará en una forma de memoria no volátil que se encuentra en la placa del procesador. El código se llama firmware: la idea es que no se actualice de la misma manera que el software, se mantiene en el sistema integrado y el usuario no puede cambiarlo. A menudo, es posible actualizar el software, pero esto puede significar cambiar la tarjeta de memoria en la que se encuentra el firmware o actualizarlo de otra manera.

A menudo, se pueden utilizar herramientas adicionales para ayudar con el desarrollo del firmware. A menudo, los programas pueden complicarse y es necesario asegurarse de que el firmware del sistema integrado funcione correctamente.

Herramientas de diseño de sistemas integrados

Muchos sistemas integrados son complicados y requieren grandes niveles de software para funcionar.

El desarrollo de este software puede llevar mucho tiempo y tiene que ser muy preciso para que el sistema integrado funcione correctamente. La codificación en sistemas integrados es una de las principales áreas donde ocurren las fallas.

Para ayudar a simplificar el proceso, normalmente se utilizan herramientas de desarrollo de software. Estos ayudan al desarrollador de software a programar más rápidamente y también con mayor precisión.

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