Irakasgaiaren helburua hauxe da: kontrolari zuzendutako mikrokontroladoreen oinarriak eta ohiko moduluak ezagutu eta ulertzea, eta baita sistema osoak diseinatzen ikastea ere, horretarako diseinu-tresnak erabiliz.

Helburu hori erdiesteko, irakasgaia hiru zatitan banatzen da:

- Hasierako zatian, ikasleak ikasketa-lana eta praktika gidatuak egingo ditu, non mikrokontroladoreei buruzko ezagutza orokorrak eskuratuko dituen.

- Bigarren zatian, proiektu bat planifikatu eta garatu egingo dute. Horretarako, lehenengo zatian eskuratutako ezagutzak aplikatu beharko dituzte, eta bigarren zatian zehar ezagutza horiek zabalduz joango dira.

- Hirugarren zatian, mikrokontroladore ahaltsuenen ezaugarriak ikasiko dituzte, ikerketa-lan bat eginez.

Análisis, evaluación y diseño de sistemas empotrados (SE). Arquitectura básica de un microprocesador/microcontrolador orientado a su uso en SE. Descripción funcional, gestión y uso de los dispositivos de E/S y almacenamiento más comunes en aplicaciones para SE. Soporte para los Sistemas Operativos orientados a SE y técnicas de bajo consumo. Introducción a los procesadores empotrados (SoftCore).



Aplicación práctica en laboratorios diseñando aplicaciones realizadas en lenguaje ensamblador y C

Tema 1

Introducción a los sistemas empotrados (SE)

Introducción, alternativas, SE basados en microprocesadores, Hw, procesadores específicos y procesadores softcore. Ejemplos de aplicación.



Tema 2

Análisis y diseño de sistemas empotrados

Análisis y diseño de sistemas empotrados. Alternativas de diseño y ciclo de diseño. Entornos de desarrollo, Plataformas de prototipado. Herramientas de testeo y depuración de un sistema.



Laboratorio: Utilización de un simulador/emulador para testear una aplicación dada.



Tema 3

Arquitectura básica de un microprocesador/microcontrolador para SE.







Descripción de la arquitectura básica de un microprocesador orientado a su uso en SE desde el punto de vista de un programador: Conjunto de instrucciones básico, Registros, E/S, Interrupciones.



Laboratorio: Desarrollo de un driver de dispositivo en lenguaje ensamblador para un dispositivo sencillo.



Tema 4

Periféricos básicos

Descripción funcional de los periféricos básicos que se utilizan habitualmente en un sistema empotrado. (Puertos paralelos/serie, GPIO, Timers, PWM, ADC, LCDs, ¿)



Laboratorio: Desarrollo de una aplicación sencilla en lenguaje C que utilice varios periféricos.



Tema 5

Sistema de Memoria

Descripción de los tipos, sistemas e interfaces de Memoria utilizados en SE (volátiles y no volátiles). Organización, Jerarquía y uso de la memoria.



Laboratorio: Aplicaciones de gestión y uso de diferentes interfaces de memoria.



Tema 6

Interfaces de E/S

Modos de direccionamiento de los dispositivos de E/S. Gestión de E/S por Interrupciones, encuesta y DMA.



Laboratorio: Realización de una aplicación en C que gestiona el acceso a uno o varios dispositivos mediante Interrupción, encuesta y DMA









Tema 7

Hardware soporte a los Sistemas Operativos para SE.

Sistemas hardware de soporte a los SO, ejemplos de SO para SE. Arranque del sistema (boot), Reset del sistema, Gestión eficiente de la energía.



Laboratorio: Secuencias de código de arranque y reset del sistema. Aplicación de paso a modo de bajo consumo y reactivación.



Tema 8

Procesadores empotrados (Softcore processors)

Introducción a los SoftCore. Arquitectura del sistema basado en NIOS II. Laboratorio: Aplicación de sistema basado en NIOS II

- Se utilizarán metodologías activas, tanto en las sesiones presenciales como en las no presenciales.

- La participación activa del alumnado y el trabajo en equipo es fundamental para la consecución de las competencias buscadas. Todas las actividades se verán reflejadas en la evaluación.

Esta asignatura tiene un enfoque fundamentalmente práctico, por lo que la metodología docente se centra en la parte práctica: tutorización, entrevistas y trabajo personal de los alumnos.

- Se plantea la realización de:

# 4 tareas individuales anidadas (desde la instalación del sistema de desarrollo hasta el desarrollo de un sistema sencillo completo).

# 1 proyecto en grupo (el automóvil, robot, helicóptero¿)

# 1 trabajo de investigación (comparar un microcontrolador con el visto en clase)

# Trabajo con el Softcore.

- Realizarán una carpeta o portafolio, en la que reuniarán toda la información sobre el trabajo realizado.

• Continuous Assessment System
• Final Assessment System
• Tools and qualification percentages:
  • Los porcentajes y tipos de evaluación se especifican en los apartados posteriores. (%): 100

- Se utilizarán metodologías activas, tanto en las sesiones presenciales como en las no presenciales.

- La participación activa del alumnado y el trabajo en equipo es fundamental para la consecución de las competencias buscadas. Todas las actividades se verán reflejadas en la evaluación.

- Realizarán una carpeta o portafolio.

- Se plantea la realización de 6 tareas diferentes, todas ellas basadas en aprendizaje cooperativo; además de aprendizaje basado en proyectos, se utilizará también la metodología de aprendizaje basado en problemas, por considerar que se adecua mejor en algunas de las etapas de aprendizaje de algunos conceptos básicos de la asignatura. En concreto, se propone la realización de 3 problemas, 2 proyectos y un trabajo de investigación.

Ez-ohiko deialdian azterketa globala izango da soilik; hau da, ez da aukerarik emango ebaluazio jarraituan gainditzeko. Azterketa globalaren ezaugarriak ohiko deialdikoarenak izango dira, eta azterketa praktikoari dagokionez, ohiko deialdiko aukera berdinak izango ditu ikasleak.

- Ordenador personal
- Entorno de programación (MPLAB), simulación¿
- Material de laboratorio
- Documentación: apuntes de la asignatura.

Basic bibliography

T. Noergaard, ¿Embedded Systems Architecture, Elsevier, 2008



J. Catsoulis, ¿Designing Embedded Hardware. Second Edition¿, O¿REALY, 2005



C. Walls, ¿Embedded Software:The Works¿,Elsevier, 2006



F. Vahid, T. Givargis, ¿Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Introduction ¿, John Wiley & Sons, 2002.



P. A. Laplante, ¿Real-Time Systems Design and Analysis, 3rd Edition¿, Wiley-IEEE Press, 2004



Dogan Ibrahim, ¿Microcontroller Based Applied Digital Control¿, Wiley, 2006.



Stuart R. Ball, ¿Embedded Microprocessor Systems: Real World Design¿, Newnes, 2002.



Miguel A. Rodríguez Jódar y otros, ¿FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA PARA INGENIERÍA INDUSTRIAL¿, Servicio de Publicaciones. Universidad de Sevilla. Sevilla, 2004

In-depth bibliography

Tim Wilmshurst, ¿Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers: Principles and Applications¿, Newnes, 2006. Lucio Di Jasio, ¿Programming 16-Bit PIC Microcontrollers in C: Learning to Fly the PIC 24¿, Publisher: Newnes, 2007 Lucio Di Jasio, ¿Programming 32-bit Microcontrollers in C: Exploring the PIC32¿, Newnes, 2008 Dogan Ibrahim, ¿Advanced PIC Microcontroller Projects in C: From USB to RTOS with the PIC 18F¿, Newnes, 2008, ¿PICmicro¿ Mid-Range MCU Family Reference Manual¿, DS31035 ¿PIC24F Family Reference Manual¿ ¿PIC24H Family Reference Manual¿ ¿PIC32MX Family Reference Manual¿, DS61127 D. Seal, ¿ARM Architecture Reference Manual¿, Elsevier, 2001 A. N. Sloss, D. Symes, C. Wright, ¿ARM System Developer's Guide: Designing and Optimizing System Software¿, Morgan Kaufmann Publishers, 2004 ¿ARM920T-based Microcontroller: AT91RM9200¿, ATMEL, 2006 ¿Nios II Processor Referente Handbook¿, Altera, 2009 ¿Nios II Software Developer¿s Handbook¿, Altera, 2009 ¿Embedded Design Handbook¿, Altera, 2009

Journals

IEEE Transactions on Control Systems Technology Embedded Computing Design, http://www.embedded-computing.com/ Embedded Systems Programming

Web addresses

Web de la asignatura www.embedded.com/ cs-www.bu.edu/pub/ieee-rts/Home.html www.arm.com/support/index.html www.freescale.com www.ti.com www.atmel.com www.iar.com www.at91.com www.ucpros.com infocenter.arm.com www.altera.com www.microchip.com www.renesas.com www.necel.com/micro/en/index.html