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. 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...



Tema 2.- Periféricos generales: estructura de los puertos de I/O, temporizadores, LCD, módulos analógicos (CA/D), PWM, comunicación serie (UART, I2C), ...



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



Tema 4.- 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 aplicar 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 (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.



Se plantea la realización de:

# Varias tareas anidadas en las que se integrarán los periféricos generales.

# Proyecto (por ejemplo, utilizando un brazo robótico).

# Trabajo de investigación optativo (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:



a. Evaluación continua.

Es la opción por defecto en la evaluación de la asignatura. Este sistema de evaluación exige la asistencia a las actividades presenciales y la realización de todos los ítems que supone la evaluación. Quien no deseen realizar la evaluación continua deberá comunicárselo al profesor durante el primer mes del cuatrimestre, pasando a la evaluación de conjunto.



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 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 de conjunto.

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.

- 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