La asignatura desarrolla los siguientes resultados de aprendizaje:



+Análisis, evaluación y diseño de sistemas empotrados (SE).

+Arquitectura general de un microcontrolador orientado a su uso en SE de control.

+Descripción funcional, gestión y uso de los periféricos más comunes en aplicaciones para SE.

+Desarrollo práctico en laboratorio diseñando aplicaciones realizadas en lenguaje C.

Tema 0.- Visión general de los sistemas empotrados. Ejemplos de aplicación



Tema 1.- Arquitectura de la CPU

1.1.-Registros. ALU. Sistema de reloj.

1.2.-Flujo de instrucciones y modos de direccionamiento.

1.3.-Organización y acceso a la memoria.

1.4.-Interrupciones.



Tema 2.- Periféricos generales

2.1.- Estructura de los puertos de I/O

2.2.- Temporizadores

2.3.- LCD

2.4.- Módulos analógicos (CA/D)

2.5.- PWM

2.6.- Comunicación serie (UART, I2C)



Tema 3.- Programación

3.1.- Estructura general del programa

3.2.- Programación por encuesta y por interrupciones. Máquinas de estados.



Tema 4.- Microcontroladores de 32 bits.





A nivel práctico:

Se trabajará con el entorno de desarrollo integrado MPLAB X, el emulador REAL ICE y la tarjeta Explorer 16 para desarrollo de prototipos. Los aspectos que se trabajarán en la asignatura serán los siguientes: dispositivos de entrada/salida, temporizadores, convertidor analógico/digital ADC, protocolos de comunicación, etc. Para aplicar todo ello, se realizará un proyecto para el control de un brazo robótico.



Práctica 0: Entorno de desarrollo MPLAB X: ejecución y análisis del programa de demostración.

Práctica 1: Control de LED y pulsadores, por encuesta y por interrupción.

Práctica 2: Medidas de tiempos: diseño de un cronómetro.

Práctica 3: Control del visualizador LCD.

Práctica 4: Utilización del convertidor Analógico/digital ADC.

Práctica 5: Comunicación serie mediante el módulo UART.

Práctica 6: Control de servomotores, mediante el módulo OC, utilizando la técnica PWM.

Práctica 7: Comunicación serie mediante el bus I2C: sensor de distancia.



Proyecto: Desarrollo de un proyecto integrando las prácticas anteriores.

Trabajo de investigación (optativo): Informe escrito sobre microcontroladores de 32 bits.

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 y en grupo de las/los estudiantes.



Para cumplir los objetivos de la asignatura, ésta se divide en tres partes:

1) Primero, un trabajo de estudio individual y prácticas en grupo, en el que se adquirirán los conocimientos generales de un microcontrolador. Para ello, se utilizará un microcontrolador comercial, el PIC24H de la empresa Microchip, y la tarjeta Explorer 16 para el desarrollo de prototipos. Se realizarán varias tareas anidadas en las que se integrarán los periféricos generales.

2) A continuación, se desarrollará un proyecto en grupo (control de un brazo robótico). Para ello, se aplicarán los conocimientos adquiridos, profundizando y ampliando los mismos.

3) Finalmente, se propone un trabajo de investigación sobre alguno de los microcontroladores más potentes que hay en el mercado.

La asignatura se podrá aprobar de dos maneras, mediante evaluación continua o mediante evaluación final. La evaluación continua es la opción por defecto en la evaluación de la asignatura. Quien no desee realizar la evaluación continua deberá comunicárselo al profesorado durante el primer mes del cuatrimestre, pasando a la evaluación final.



De cara a la primera convocatoria, se plantean estas dos opciones:



a. Evaluación continua.

Este sistema de evaluación exige la asistencia a las actividades presenciales (mínimo de un 80% de presencialidad) y la realización de todas las actividades de evaluación.



Para la calificación final en evaluación continua, se tendrá en cuenta, ponderadamente, el trabajo realizado, tanto individual como en grupo. El peso orientativo en la nota final de cada una de las actividades a realizar es el siguiente:

Controles de conocimientos: 35%

Realización de prácticas: 30%

Trabajo en equipo (proyecto): 25%

Defensa oral (entrevista sobre el proyecto): 10%



Para aprobar la asignatura los y las estudiantes deberán obtener una nota mínima de 4/10 en cada uno de los bloques en los que se divide la evaluación de la asignatura, y conseguir un mínimo de 5 puntos en la nota final.





b. Evaluación final.

Se evaluará en base a un examen final. La duración aproximada del examen será de 5 horas, y constará de dos partes: un examen teórico, cuyo peso en la calificación final de la asignatura será del 40%; un examen práctico, cuyo peso en la calificación final de la asignatura será del 60%.



Para renunciar a la convocatoria ordinaria basta con abandonar la evaluación continua antes de su finalización y no presentarse al examen de conjunto.





NOTA: En caso de volver al confinamiento, las pruebas de evaluación se realizarán de forma telemática a través de cuestionarios, entrevistas y/o entregas de eGela y mediante conexión BBC.

- Ordenador personal.
- Entorno de desarrollo, programación y simulación (MPLAB X).
- Emulador REAL ICE.
- Tarjeta Explorer 16 para realización de prototipos.
- Material de laboratorio.
- Documentación: material de la asignatura en eGela.

Bibliografía básica

- Programming 16-Bit PIC Microcontrollers in C: Learning to Fly the PIC 24. Lucio Di Jasio, Publisher: Newnes, 2007

- Programming 32-bit Microcontrollers in C: Exploring the PIC32 Lucio Di Jasio, Newnes, 2008

- PIC24F Family Reference Manual

- PIC24H Family Reference Manual

- Embedded Systems Architecture T. Noergaard, Elsevier, 2008

- Designing Embedded Hardware, Second Edition. J. Catsoulis, OREALY, 2005

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

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

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

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

- Fundamentos De Informática Para Ingeniería Industrial. Miguel A. Rodríguez Jódar y otros, Servicio de Publicaciones. Universidad de Sevilla. Sevilla, 2004

- El Lenguaje de Programación C. Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie; Pearson Educación (Prentice-Hall)

Bibliografía de profundización

- Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers: Principles and Applications. Tim Wilmshurst, Newnes, 2006.
- Microcontroller Based Applied Digital Control. Dogan Ibrahim, Wiley, 2006.
- 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
- dsPIC30F Family Reference Manual, DS70046
- PIC32MX Family Reference Manual, DS61127
- ARM Architecture Reference Manual. D. Seal, Elsevier, 2001
- ARM System Developer's Guide: Designing and Optimizing System Software. A. N. Sloss, D. Symes, C. Wright, Morgan Kaufmann Publishers, 2004
- ARM920T-based Microcontroller: AT91RM9200. ATMEL, 2006
- Nios II Processor Referente Handbook. Altera, 2009
- Nios II Software Developers Handbook, Altera, 2009
- Embedded Design Handbook, Altera, 2009

Revistas

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