La asignatura desarrolla las siguientes competencias específicas, es decir, al superar la asignatura el alumno/a deberá ser capaz de:



CE1- Analizar y seleccionar la plataforma hardware/software más adecuada para una aplicación específica.

CE2- Evaluar las prestaciones y tener criterios para seleccionar los dispositivos más adecuados en función de los requisitos de cada aplicación.

CE3- Analizar las necesidades de comunicación para una aplicación que funcionará sobre un sistema empotrado.

CE4- Manejar entornos de desarrollo para sistemas empotrados.

CE5- Desarrollar un sistema empotrado dedicado a una aplicación específica.

CE6- Obtener una visión amplia de los microcontroladores comerciales más extendidos en el entorno de los sistemas empotrados y sus interfaces para conectarlos con el exterior.

CE7- Comprender los mecanismos y las interfaces de programación de los periféricos habituales en un sistema empotrado.

CE8- Programar en lenguaje de bajo nivel (ensamblador/C) rutinas sencillas de acceso y gestión de dispositivos de E/S.

CE9- Desarrollar código específico de arranque, reset y gestión eficiente de la energía.

CE10- Diseñar un sistema específico basado en un microprocesador softcore para una aplicación sobre un sistema empotrado.



Se trabajan también competencias genéricas contempladas en el perfil de la titulación , presentadas en el "Documento de competencias” de la página http://www.ehu.es/documents/340468/516505/Lista+de+competencias.pdf, en particular: las competencias generales C2, C4, C7, C8, C9, C10 y C11; las competencias IC3, IC5 e IC8 de la rama de Ingeniería de Computadores, y también las competencias básicas CB1, CB2, CB3, CB4 y CB5, consideradas como competencias transversales.



En consecuencia, los resultados de aprendizaje de la asignatura serán estos:

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 dispositivos de Entrada/Salida y almacenamiento más comunes en aplicaciones para SE. Técnicas de bajo consumo. Soporte para los Sistemas Operativos de Tiempo Real orientados a SE. Desarrollo práctico en laboratorio diseñando aplicaciones realizadas en lenguaje ensamblador y C.

Tema 0.- Visión general de los sistemas empotrados: Introducción a los sistemas empotrados (SE), alternativas. SE basados en: microcontroladores, procesadores específicos y procesadores softcore. Ejemplos de aplicación.



Tema 1.- Arquitectura de la CPU: Modelo del programador. Registros. ALU. Flujo de instrucciones y modos de direccionamiento. Organización y acceso a la memoria. Interrupciones. Sistema de reloj, reset... Sistema de configuración, ahorro de energía.



Tema 2.- Periféricos generales: Estructura de los puertos de I/O. Temporizadores. Módulos basados en temporizadores: captura, comparación... Módulos analógicos: CA/D, comparador... Comunicación serie: I2C, SPI, UART. Comunicación paralela. DMA.



Tema 3.- Programación: Juego de Instrucciones. Estructura general del programa. Gestión de interrupciones. Máquinas de estado.



Tema 4.- Sistemas operativos de tiempo real.



Tema 5.- Procesadores empotrados (Softcore processors).



Tema 6.- Microcontroladores de 32 bits.







A nivel práctico:

Trabajaremos con el entorno de desarrollo integrado MPLAB X, el emulador REAL ICE y la tarjeta Explorer 16 para desarrollo de prototipos. Los aspectos que trabajaremos serán los siguientes: dispositivos de entrada/salida, temporizadores, convertidor analógico/digital ADC, protocolos de comunicación, etc. Para plicar todo ello, haréis el proyecto de control de un brazo robótico.

Práctica 0: Entorno de desarrollo MPLAB X: ejecución y análisis del programa de demostración. Características de la tarjeta de prototipos.

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 Analogico/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: Desarrollar un proyecto integrando las prácticas anteriores.

Trabajo de investigación: Sobre microcontroladores de 32 bits; informe escrito y presentación oral.

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.

Se plantea la realización de:

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

# 1 proyecto (por ejemplo, robot móvil, brazo robótico, helicóptero).

# 1 trabajo de investigación (comparar un microcontrolador comercial con el visto en la asignatura).



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

De cara a la primera convocatoria, podrás escoger entre dos opciones:

* Evaluación tradicional de conjunto mediante la realización de una prueba final más la entrega de los trabajos prácticos, que recogerán ponderadamente todos los aspectos trabajados en la asignatura. Su valor será del 40% y 60%, respectivamente, de la calificación final de la asignatura.

* Evaluación continua durante el curso, de febrero a mayo.



a. Evaluación continua.

La opción de evaluación continua únicamente se puede elegir al principio de curso, ya que exige la asistencia a las actividades presenciales y la realización de todos los ítems que supone la evaluación. Quienes deseen realizar la evaluación continua le comunicarán al profesor dicha elección en el plazo fijado, mediante la ficha de inscripción que se os proporcionará. Durante las primeras semanas del curso, podrás ir viendo tu evolución en la evaluación continua y, en caso de considerarla no satisfactoria, puedes renunciar a ella, pasando a la evaluación tradicional. En la primera semana de horario agrupado, el profesor solicitará la confirmación de la opción de evaluación continua mediante la firma, por tu parte, de un documento de compromiso.



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: 25%

Prácticas básicas: 30%

Proyecto (brazo robótico): 35%

Informe y exposición oral del trabajo de investigación: 10%



Para aprobar la asignatura los estudiantes deberán obtener una nota mínima del 40% en cada uno de los bloques en los que se divide la evaluación de la asignatura. Obviamente, la nota final debe ser superior a 5 puntos.



Con las herramientas de evaluación indicadas de otra manera, pero ambas son equivalentes:

Pruebas tipo test: 25%

Defensa oral (entrevista sobre el proyecto): 15%

Realización de prácticas: 30%

Trabajos en equipo (proyecto e informe del trabajo): 25%

Exposición de trabajos (exposición oral del trabajo): 5%





b. Evaluación de conjunto.

La duración aproximada del examen será de 5 horas, y constará de dos partes: un examen teórico, de 2 horas de duración, cuyo peso en la calificación final de la asignatura será del 40%; un examen práctico, de 3 horas de duración, cuyo peso en la calificación final de la asignatura será del 60%.

Si un estudiante ha entregado todas las prácticas y el proyecto durante el curso y las ha aprobado, será liberado de la realización del examen práctico, y se le mantendrá la nota obtenida en las prácticas.



Otra posibilidad de liberar el examen práctico es entregar las prácticas y el proyecto antes del día del examen final, pero en ese caso, en lugar del examen práctico, el profesor le hará una entrevista al estudiante para comprobar que ha realizado las prácticas y no las ha copiado.





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

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

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