Descripción y contextualización de la asignatura

En la asignatura de Microcontroladores y Diseño con Microprocesadores , los estudiantes se han capacitado para la programación de aplicaciones para sistemas empotrados sobre micros de 16 y 32 bits. En la asignatura de Diseño Avanzado de Sistemas Digitales (VHDL) y Codiseño de Hardware y Software se han adquirido las capacidades para realizar diseños digitales y la utilización del co-diseño Hw/Sw para poder construir de sistemas de computadores a medida.



En esta asignatura de Buses y Comunicaciones en Sistemas Empotrados se van estudiar diferentes alternativas de comunicación en los Sistemas Empotrados, tanto para comunicar el sistema empotrado con el exterior (cableado o inalámbrico) como para la comunicación interna a realizar entre los diferentes componentes del sistema. La asignatura hace énfasis en presentar las diferentes alternativas de comunicación en función de los elementos que se deseen conectar, sus conceptos fundamentales y la funcionalidad de los diferentes sistemas.



De los diferentes estándares que se estudian se profundiza en el estándar industrial para buses e interfaces de I/O, en concreto el sistema de bus CAN. Igualmente se profundiza y trabaja con diferentes estándares de comunicaciones inalámbricas.



Finalmente, otro objetivo es poner en práctica los conocimientos adquiridos mediante el desarrollo de varios proyectos.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Diseñar, programar y evaluar sistemas de tiempo real

Diseñar circuitos electrónicos para el procesamiento de información en comunicaciones y sistemas de control

Conocer y saber utilizar métodos y herramientas para el desarrollo y depuración de programas implementados sobre microprocesadores, microcontroladores y DSPs.

Crear sistemas seguros tolerantes a fallos

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

Evaluación:



Se evaluará por separado cada una de las partes.

Para superar la asigantura es necesario obtener en cada una de las dos partes al menos una calificación de 5 sobre 10. En este caso la nota final de la asignatura será la nota media ponderada de ambas partes.



Evaluación de la primera parte:

+Seguimiento y participación (10%): Seguimiento y participación en las diferentes actividades de clase.

+Trabajo práctico (60%): Realización de un proyecto y defensa ante el profesor.

+Control (30%): Realización de un control de conocimientos mínimos. Para superar esta primera parte es necesario obtener en el control una nota mínima de 5 (sobre 10).



Evaluación de la segunda parte:

+Seguimiento y participación (10%): Seguimiento y participación en las diferentes actividades de clase.

+Trabajo práctico (60%): Realización de un proyecto y defensa ante el profesor.

+Control (30%): Realización de un control de conocimientos mínimos. Para superar esta primera parte es necesario obtener en el control una nota mínima de 5 (sobre 10).

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Igual que la convocatoria ordinaria

Temario

Parte I

- Introducción a los sistemas de I/O basados en BUS

- Sistemas de comunicación dentro de un micro/FPGA

- Sistemas de comunicación entre CIs

- Sistemas de comunicación entre placas (PCBs)

- Comunicaciones industriales utilizando buses dedicados

- Comunicaciones inalámbricas para sistemas empotrados

- Comunicación inalámbrica con BLUETOOTH

- Realización de una serie de laboratorios para ser realizados en clase de laboratorio un y proyecto con la placa DE10-SoC y diversos dispositivos utilizando diferentes buses.



Parte II

BUSES de CAMPO

- EL BUS CAN

- Implementación de una red CAN

- Protocolo CANopen

Desarrollo práctico de una red CAN

- Transmisión / Recepción de mensajes CAN en un mismo microcontrolador

- Establecer una red CAN entre dos microcontroladores (dos grupos)

- Definir el protocolo y montar una red CAN entre todos los grupos de clase

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

- Equipos informáticos de los laboratorios.



- Placas de desarrollo de los laboratorios.



- Software de desarrollo:



MPLab X Ide de Microchip



Intel FPGA Quartus Prime



Intel SoC FPGA Embedded Development Suite



Arm* Development Studio for Intel® SoC FPGA



GNU Development Tools :GCC, GDB,...

Bibliografía básica

CAN Specification (BOSCH) http://www.semiconductors.bosch.de/pdf/can2spec.pdf

CANopen Implementation: applications to industrial networks. Mohammad Farsi, Manuel Bernardo Martis Barbosa. ISBN 0-86380-247-8, Research Studies Press LTD.

Embedded networking with CAN and CANopen. Olaf Pfeiffer, Andrew Ayre, Christian Keydel. ISBN 978-0-9765116-2-5. RTC Books, San Clemente.

CAN System Engineering: From Theory to Practical Applications Wolfhard Lawrenz. ISBN/ISSN: 0387949399. Springer-Verlag

Controller Area Network - Basics, protocols, chips and applications. K. Etschberger. ISBN: 3-00-007376-0.

CANopen, high-level protocol for CAN-bus. H. Boterenbrood. NIKHEF, Amsterdam, March 20, 2000.

PIC24H Family Reference Manual. Section 21. Enhanced Controller Area Network (ECAN). DS7022C

Digital Design. An Embedded Systems Aproach using VHDL, Peter J. Ashenden, Elsevier, 2008.

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

Redes de Computadores. Cuarta edición, Andrew A. Tanenbaum, Pearson Ed., 2003

Comunicaciones en el entorno Industrial, J. Domingo Peña et all.Ed. UOC,2003

AMBA Specification (Rev 2.0), http://www.arm.com

CoreConnect Processor Local Bus Architecture Specifications Version 2.9, May 2007, http://www.chips.ibm.com/products/coreconnect/

WISHBONE System-on-Chip (SoC) Interconnection Architecture for Portable IP Cores, Revision: B.3, Released: September 7, 2002, www.opencores.org

Avalon Memory-Mapped Interface Specification, Rev. 3.3, May 2007, www.altera.com

PCI System Architecture, MindShare, INC, T. Shanley, D. Anderson, Addison-Wesley, 1995

Universal Serial Bus Specification Revision 2.0 . 2000, www.usb.org

Mobile Wireless Communications, M. Schwartz,Cambridge University Press, 2005

ISM-Band and Short Range Device Regulatory Compliance Overview, Texas Instruments Application Report, SWRA048 May 2005. www.ti.com

ZigBee Document 053474r06, Version 1.0 December 14th, 2004 ,ZigBee Alliance

RN4020 Bluetooth Low Energy Module User’s Guide DS70005191

Bibliografía de profundización

AMBA® APB Protocol Version: 2.0 Specification”,2010. http://www.arm.com



“Avalon Interface Specifications”, Rev. 3.3, 2020 https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature/manual/mnl_avalon_spec.pdf



https://www.altera.com/content/dam/altera-www/global/en_US/pdfs/literature/manual/mnl_avalon_spec.pdf



“32-bit Processor Local Bus Architecture Specifications Version 2.9”, May 2001, http://www.chips.ibm.com/products/coreconnect/



“64-Bit Processor Local Bus Architecture Specifications Version 3.5”, May 2001, http://www.chips.ibm.com/products/coreconnect/



“128-Bit Processor Local Bus Architecture Specifications Version 4.7”, May 2007, http://www.chips.ibm.com/products/coreconnect/



“On-Chip Peripheral Bus Architecture Specifications Version 2.1”, Apr 2001, http://www.chips.ibm.com/products/coreconnect/



“32-Bit Device Control Register Bus Architecture Specifications Version 2.9”, Jun 2000, http://www.chips.ibm.com/products/coreconnect/

Revistas

International Journal of Embedded Systems and Applications (IJESA), http://airccse.org/journal/ijesa/Home.html



IEEE Embedded Systems Letters, https://ieeexplore-ieee-org.ehu.idm.oclc.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=4563995







ACM Transactions on Embedded Computing Systems, https://dl-acm-org.ehu.idm.oclc.org/journal/tecs







International Conference on Embedded Systems (ICES), https://ieeexplore-ieee-org.ehu.idm.oclc.org/xpl/conhome/1804145/all-proceedings







Computer, https://ieeexplore-ieee-org.ehu.idm.oclc.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=2



IEEE Micro, https://ieeexplore-ieee-org.ehu.idm.oclc.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=40

Enlaces

European Conference of Postal and Telecommunications Administrations https://www.cept.org/



ETSI - European Telecommunications Standards Institute https://www.etsi.org



www.i2c-bus.org



www.jtag.com



www.usb.org



www.can-cia.org



www.m-bus.com



www.modbus.org



www.bluetooth.org



www.microchip.com



www.arm.com



infocenter.arm.com



RocketBoards.org



RocketBoards.org



https://rocketboards.org