Proyecto Grado Ingenieria

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Proyecto Grado Ingenieria

  1. 1. lvmicros.blogspot.com<br />
  2. 2. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE DESARROLLO EMBEBIDO BASADO EN MICROCONTROLADOR PIC-18 PARA LA EMPRESA DEVICES & TECHNOLOGY<br />Luis Andrés Vásquez Rodríguez<br />Programa de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones<br />
  3. 3. Descripción del Problema<br />Planteamiento del Problema<br />Estado del Arte y Marco Teórico<br />Objetivos del Proyecto<br />Metodología Propuesta<br />…<br />
  4. 4. La Empresa…<br />¿Quien es?<br />Devices & Technology es una empresa de base tecnologica, orientada al diseño, producción y comercialización de hardware y software para sistemas electrónicos de control dedicados, sistemas de monitoreo y registro, sistemas de señalización y visualización, equipos e instrumentación electrónica. Nacida en el 2.007.<br /><ul><li>Comercializa Equipos Electrónicos (propios y de otros </li></ul>fabricantes), Dispositivos Semiconductores, Accesorios y <br />Equipos de Computo.<br /><ul><li>Su Mercado Objetivo esta divido en:
  5. 5. Sector Académico (Equipos para Laboratorio),
  6. 6. Sector industrial (Sistemas de Monitoreo y Registro),
  7. 7. Sector Hotelero (Sistemas Computarizados de Administración de Energía).</li></li></ul><li>La Empresa…<br />Herramientas de Desarrollo…<br />
  8. 8. La Empresa…<br />Situación Problemica…<br />En el Proceso Normal de Diseño…<br />¿?<br />Se plantea una Nueva idea o un nuevo<br />Requerimiento<br />Prototipo<br />Producto<br />Final<br />Diseño Lógico<br />Cada Producto es un Rompecabezas Diferente<br />Para n productos = n procesos de Diseño<br />Selección de Componentes<br />
  9. 9. La Empresa…<br />Situación Problemica…<br />Esto se reflejan en:<br /><ul><li>+ Requerimientos de Diseños</li></ul>= + Procesos de Desarrollo<br /><ul><li>+ Tiempo en desarrollar 1 producto</li></ul>= – Tiempo en optimización de los <br /> existente (evolución mas lenta).<br /><ul><li>+ Productos Diferentes </li></ul>= EL Soporte Técnico es + diverso y + complejo.<br /> (1 x cada producto = mucha informa.)<br />
  10. 10. La Empresa…<br />Solución Propuesta<br />Interfaz de Visualización Propia<br />Soporte de Teclado PS/2<br />Diseño Reducido<br />Comunicación al PC<br />Sistema Embebido<br />Configurable<br />Expandible<br />Almacenamiento Externo<br />Conexión de Red<br />
  11. 11. Sistemas Embebidos<br />¿Qué son?<br />Un sistema embebido (EmbeddedSystem), también conocido como sistema incorporado o empotrado, es una combinación de hardware y software (equipo informático o computador), eventualmente con componentes mecánicos, diseñados para realizar un conjunto específico de tareas u operaciones dentro de un dispositivo mayor.<br />Ordenador Personal -PC: Sistema Embebido - SE:<br />- Es de propósito General. - Realiza Tareas Especificas.<br />- Realiza Muchas Tareas. - Baja Capacidad.<br />
  12. 12. Sistemas Embebidos<br />¿Como son?<br />Por lo general, son computadoras de una única placa o tarjeta, denominados SBC (del ingles, Single BoardComputer). Estos dispositivos funcionan con un sistema operativo, almacenados en memorias internas de la misma placa y en la mayoría de los casos son desarrollados por los mismos fabricantes de la SBC.<br />Debido principalmente a su versatilidad y bajo costo, los Microcontroladoresson hoy día una de las opciones más comunes a la hora de implementar sistemas embebidos.<br />
  13. 13. Sistemas Embebidos<br />¿Como son?<br />
  14. 14. Sistemas Embebidos<br />¿Como son?<br />Básicamente SE = Hardware + Software<br />El Hardware:<br /><ul><li>Unidad de Gobierno : Microprocesador o Microcontrolador
  15. 15. Almacenamiento : Memorias Internas o Externas para Datos.
  16. 16. Comunicación : RS232, RS485, SPI, I2C, IP, CAN, USB…
  17. 17. Interfaz de Visualización : Pantallas LCD, GLCD , Leds o displays.
  18. 18. Actuadores : Relés, Motores DC.
  19. 19. Periféricos: : Líneas de E/S, Conversores ADC/DAC.
  20. 20. Reloj : Cristal de Cuarzo, arreglos RC.
  21. 21. Power o Alimentación : Valores Comunes 3.3V, 5V, 12V. Bat Secas.</li></li></ul><li>Sistemas Embebidos<br />¿Dónde están?<br />Son muy comunes y están ampliamente presentes en nuestra vida cotidiana:<br /><ul><li>Electrónica de consumo:</li></ul> Cámaras digitales (ya sean de fotos o de video), televisores, videojuegos, equipos de sonido, DVDs, mp3s, …<br />Lavadoras, microondas, lavaplatos…<br /><ul><li>Automóviles: </li></ul>Sistema de frenado ABS, ASR, control de velocidad, sistemas de inyección, climatización.<br /><ul><li>Industria:</li></ul> En cualquier controlador de una planta, PLC.<br /><ul><li>Productos informáticos:</li></ul> Impresoras, periféricos como teclados y mouses.<br /><ul><li>Telecomunicaciones:</li></ul> Faxes, Radios trunking, teléfonos, teléfonos móviles.<br /><ul><li>Productos militares:</li></ul> Computadores de vuelo, de misión, bombas y misiles inteligentes.<br />
  22. 22. Sistemas Embebidos<br />¿Qué ventajas ofrecen?<br />En comparación con las Soluciones Tradicionales, los SE ofrecen:<br /><ul><li>Fiabilidad: las soluciones se implementan sobre una plataforma funcional, lo que permite a su vez estandarizar la producción interna de los productos.
  23. 23. Reducción en tiempos y costos de desarrollo: los esfuerzos en la elaboración de nuevos diseños estarían enfocados en la compatibilidad de conexión del hardware existente y las nuevas interfaces.
  24. 24. Flexibilidad: las modificaciones a los bloques de códigos existentes ya operativos, son menos traumáticas que desarrollar códigos nuevos.
  25. 25. Evolución del diseño: orientar el diseño de productos sobre un hardware base, permite estar en continuo desarrollo y optimización de los productos.
  26. 26. Garantía de suministro: al tener un hardware definido, los materiales y elementos requeridos para su fabricación están definidos, y la logística de consecución de los mismos es más ágil, dado que también se definen los proveedores.</li></li></ul><li>Objetivos<br />¿Qué Pretende el Proyecto?<br />Diseñar e Implementar un Sistema de Desarrollo Embebido Basado en un Microcontrolador PIC-18 para la Empresa Devices & Technology.<br />Para esto:<br /><ul><li>Realizar un estudio sobre la Arquitectura de los MCU PIC-18 y determinar cuál es el tipo de dispositivo más indicado para el diseño del presente proyecto, teniendo en cuenta las capacidades de memoria de programa, RAM y datos, frecuencia de operación, temporizadores y contadores, puertos de comunicación, entre otros.
  27. 27. Diseñar el Hardware del Sistema Embebido que cumpla con los requerimientos dados por la empresa en cuanto a nivel de integración, consumo de energía, tamaño del SBC y bajo costo de fabricación.
  28. 28. Desarrollar el Firmware o Software Embebido utilizando una de las herramientas o plataformas de programación de alto nivel existentes en el mercado.
  29. 29. Definir e implementar los protocolos de codificación soportados para la trasmisión de datos, archivos e información hacia o desde un PC.</li></li></ul><li>Metodología<br />¿Tipo de Proyecto?<br />TIPO DE ESTUDIO<br />Descriptivo. Desarrollado desde el ámbito Ingenieril.<br /> <br />MÉTODO<br />Deductivo – Inductivo. Se parte de teorías existentes y dispositivos funcionales para construir un nuevo diseño Hardware.<br /> <br />FUENTES PRIMARIAS<br />La información de los requerimientos y las necesidades reales para el diseño del sistema se obtuvieron directamente de la empresa, así como los manuales, hojas de datos, planos y diseños de los dispositivos y equipos con los que trabaja actualmente la misma.<br /> <br />FUENTES SECUNDARIAS<br />Como referencias se han tomado los manuales de diseños similares y las soluciones propuestas por diversos fabricantes en el mercado de esta área tecnológica, información de catálogos, libros, internet y demás documentación existente para el desarrollo de este tipo de equipamiento.<br />
  30. 30. Luis Andrés Vásquez Rodríguez<br />Barranquilla – Noviembre 2.009<br />Análisis de resultado y propuesta ingenieril<br />El Hardware o Target<br />El Software Embebido o Firmware<br />Modo de Programacion<br />…<br />
  31. 31. Alcance<br />Requerimientos del Diseño<br /><ul><li>Unidad de Gobierno : MCU Microchip PDIP-40, PIC18F4X2 o </li></ul> compatible<br /><ul><li>Almacenamiento : Interno (I2C y SPI, series 24LCXXX Y </li></ul> 25LCXXX)<br /> Externa (microSD, hasta 2GB)<br /><ul><li>Comunicación : Serial RS232, SPI, I2C, IP Ethernet.
  32. 32. Interfaz de Visualización : Pantallas GLCD monocromatica de 240x128 </li></ul> pixel<br /><ul><li>Actuadores : Se trabajaran a través de Puertos de </li></ul>Expansion.<br /><ul><li>Periféricos: : 4 pulsadores y Soporte directo de Teclado </li></ul> PS/2.<br /><ul><li>Reloj : Cristal de Cuarzo 20 Mhz
  33. 33. Power o Alimentación : +5V a través de Adaptador DC.</li></li></ul><li>El Hardware<br />Diseño Final<br />
  34. 34. EL Hardware<br />Diseño Final (vistas laterales)<br />
  35. 35. EL Hardware<br />Diseño Final (vistas frontal)<br />
  36. 36. EL Firmware o Software Embebido<br />Diseño Final<br />
  37. 37. EL Firmware o Software Embebido<br />Funcionamiento<br />
  38. 38. EL Firmware o Software Embebido<br />Funcionamiento<br />
  39. 39. Software Suite-PC<br />Herramientas Graficas<br />
  40. 40. Software Suite-PC<br />Herramientas SD<br />
  41. 41. Software Suite-PC<br />Herramientas Windows<br />
  42. 42. Implementación en Productos<br />Tarjetas de Expansión Entradas<br />
  43. 43. Conclusiones y recomendaciones<br />Luis Andrés Vásquez Rodríguez<br />Barranquilla – Noviembre 2.009<br />
  44. 44. Conclusiones:<br /><ul><li>Primero que todo, se han alcanzado los objetivos pospuestos para la realización de este proyecto. El resultado final ha sido aceptado por la Empresa Devices & Technology y por los potenciales clientes a los que les presento y se les propuso implementar algunas soluciones con el sistema.
  45. 45. Los dispositivos seleccionados para la implementación son de fácil consecución y acceso. El uso y la reproducción del diseño puede contribuir a la estandarización de desarrollo de productos que persigue la empresa.
  46. 46. Sin desarrollar ni implementar un sistema operativo propiamente para el SDEM, la estructura del firmware y la forma como se plantea el diseño de los códigos para las aplicaciones finales es bastante estable, pues a través de la prioridad de interrupciones el SDEM atiende varias tareas.
  47. 47. Queda demostrado que uno de los mayores logros ha sido el de incluir en el SDEM un dispositivo de almacenamiento externo, como es el caso de la microSD con compatibilidad FAT16, pues la facilidad con la que se pueden extraer, ver y manipular la información directamente en un computador es bastante practica.</li></li></ul><li><ul><li>Las plataformas de desarrollo de alto nivel favorecen el diseño y la implementación de los sistemas embebidos con microcontroladores.
  48. 48. Aunque las pruebas de la conexión Ethernet fueron favorables, solo se logro obtener comunicación bajo el protocolo UDP en modo server, y la implementación de los comandos ICMP y ARP sin que sea el equipo el que inicie la comunicación, pues, el ENC28J60 no posee a nivel de Hardware la implementación de la pila TCP/IP, y es el microcontrolador quien debe dedicarse a esta función, lo que le resta operatividad y eficiencia al sistema. </li></ul>Propuestas para mejoras en el diseño:<br /><ul><li>Elevar el diseño al uso de dispositivos con mayor capacidad de memoria y procesamiento, aunque podrían ser de la misma familia PIC18.
  49. 49. Implementar la conexión Ethernet con un dispositivo que posea a nivel de Hardware la pila TCP/IP.
  50. 50. Incluir en el diseño el uso de la Tecnología Touch-Screen y en lo posible aumentar la resolución de la pantalla, y porque no?, usar una pantalla a color.</li></li></ul><li>Propuestas para futuros proyectos:<br /><ul><li>Desarrollar periféricos y módulos de expansión compatibles con el SDEM.
  51. 51. Desarrollar una nueva versión del SDEM basado en la arquitectura PIC32.
  52. 52. Diseñar un sistema operativo RTOS para la arquitectura PIC18 y/o PIC32.
  53. 53. Implementar comunicaciones inalámbricas (Wireless, EDGE, UMTS) para utilizar el SDEM en sistemas de Telemetría.</li></li></ul><li>Gracias por su atención<br />

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