Curso: Diseño de alto nivel de controladores industriales



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  • Curso: Diseño de alto nivel de controladores industriales
  • Módulo 3 – Ingeniería de Sistemas Embebidos Tarea 3.2 – Ingeniería del Software embebido (SW)
  • А. Petrov – PU, ECIT Department

Temas principales

  • Sistemas embebidos (ES) – características
  • Ingeniería del Software – comparación con programación del software y la ingeniería de sistema
  • Componentes del Software components de los Sistemas Embebidos (ES)
  • Principales etapas del desarrollo del software para Sistemas embebidos (ES)
  • Calidad del Software
  • Sistemas de tiempo Real embebidos
  • Lenguajes de programación en Sistemas embebidos (ES)

¿Qué es un Sistema embebido?

  • Una definición de uso general de los sistemas embebidos es que son dispositivos que se utilizan para controlar, supervisar o ayudar en la operación de equipos, maquinaria o planta. “Embebido” refleja el hecho de que son una parte integral del Sistema. En muchos casos, su “arraigo” puede ser tal que su presencia está lejos de ser evidente para el observador casual.
  • Instituto de Ingeniería Eléctrica (IEE)

Características de los sistemas embebidos (1)

  • Características básicas:
    • Número limitado de funciones predefinidas para ejecutar;
    • Fuente de alimentación limitada y la administración de energía efectiva;
    • Disponibilidad de recursos de reserve para situaciones inesperadas.
    • Funcionamiento en tiempo real (con mayor frecuencia);
    • Periféricos anchos e interfaces
  • Interfaces:
    • Interfaces de operador (Interfaces Máquina-Hombre - HMI) – teclados, monitores, interruptores, botones, indicadores emisores individuales o grupales de los diferentes tipos de señales, motores eléctricos, solenoides y otros.
    • Interfaces eléctricas (interfaces con otros components y dispositivos) Interno - I2C, SPI, ISA y otros.
    • Externos - RS232, TTY, Ethernet, Centronics, FlexRay, CAN, LIN, RF y otros

Características de los sistemas embebidos (2)

  • Plataforma de sistemas embebidos:
    • Microprocesador (MP o P) y los microcontroladores (MCU), que tienen menos poder de cómputo, pero varios periféricos;
    • Arquitecturas - Von Neumann y Harvard;
    • Utilizan P y MCU - CISC (Complex Instruction Set Computer) y más a menudo RISC (Reduced Instruction Set Computer);
    • Las populares familias de procesadores RISC: ARC (ARC International), ARM (ARM Holdings), AVR (Atmel), PIC (Microchip), MSP430 (TI) y otros;
    • CISC CPUs: Intel y Motorola;
    • Por lo general en el interior hay una memoria cache y procesamiento de la canalización de instrucciones;
    • Memoria para datos e instrucciones: RAM, PROM - OTP (Programable de una sola vez), EEPROM o memoria Flash;
    • Periféricos: Propósito general Entrada /Salida - GPIO, temporizadores, ADC, DAC y más.

Características de los sistemas embebidos (3)

  • Comunicación:
    • RS-232, RS-422, RS-485, UART / USART (Receptor / Transmisor universal síncrono y asíncrono);
    • I2C (Inter-Integrated Circuit – Circuito integrado), SPI (Serial Peripheral Interface Bus – Bus de la interfaz de periféricos serie), SSC and ESSI (Enhanced Synchronous Serial Interface – Interfaz mejorada serie síncrona), USB (Bus Universal en serie);
    • Protocolos de comunicación de red: Ethernet, CAN (Controller Area Network – Controlador del área de red), LonWorks etc.
    • Software: Popular OS – QNX4 RIOS, Linux embebido y Linux-based (Android, etc.), iOS, Windows CE, etc.
  • Herramientas para probar y corregir (depuración)
    • JTAG (Joint Test Action Group) – una interfaz especializada para la prueba saturada PCB;
    • ISP (In-System Programming) – Programación de circuito;
    • ICSP (circuito de programación en serie) – un método para la programación directa del microcontrolador, por ejemplo, de la serie PIC y AVR;
    • BDM (Modo de depuración de fondo) – utilizado principalmente en productos de Freescale;
    • IDE (Integrated Development Environment- Entorno de desarrollo integrado) – para el desarrollo de programas.

Sistemas embebidos: Ejemplos

Ingeniería del Software

  • Ingeniería del Software (SE): la aplicación de un enfoque disciplinado cuantificable sistemático, con el diseño, desarrollo, operación y mantenimiento de software, y el estudio de estos enfoques;
  • Es decir, la aplicación de la ingeniería del software.
  • El plazo es de 45 años: conferencias de la OTAN
    • Garmisch, Alemania, 7-11 octubre, 1968
    • Roma, Italia, 27-31 octubre, 1969
  • La realidad está finalmente empezando a llegar
    • La informática como base científica
      • ¿Otras bases científicas?
    • Muchos aspectos se han hecho sistemáticos:
      • Métodos / metodologías / técnicas
      • Lenguajes
      • Herramientas
      • Procesos - Instrumentos

¿Por qué estas dificultades?

  • SE es una marca única de la ingeniería
    • El Software es maleable
    • La construcción del Software es humano-intensivo
    • El Software es intangible
    • Problemas del Software son complejos sin precedentes
    • El Software depende directamente del hardware.
      • Está en la parte superior del Sistema de ingeniería “cadena alimentaria”
      • Las soluciones del software requieren rigor inusual
    • El software tiene carácter operativo discontinuo

Ingeniería del software ≠ Programación del Software

  • Programación del Software
    • Desarrollador individual
    • Aplicaciones de “juguete”
    • Esperanza de vida corta
    • Pocos actores o actores individuales
      • Arquitecto = Desarrollador = Gerente = Tester = Cliente = Usuario
    • Uno de un Sistema tipo
    • Construido desde cero
    • Mantenimiento mínimo

Ingeniería del software ≠ Programación del Software

  • Ingeniería del software
    • Equipos de desarrolladores con multiples funciones.
    • Sistemas complejos
    • Vida útil indefinida
    • Numerosos grupos interesados
      • Arquitecto ≠ Desarrollador ≠ Gerente ≠ Tester ≠ Cliente ≠ Usuario
    • Las familias del sistema
    • Reutilizar para amortizar costes
    • Mantenimiento representa más del 60% de los costos generales de desarrollo

Ingeniería del software ≠ Programación del Software

  • Ingeniería de sistemas
    • Campo interdisciplinario de la ingeniería que se centra en cómo los proyectos complejos de ingeniería deben ser diseñados y gestionados;
    • Se ocupa de todos los aspectos del desarrollo del Sistema informático;
    • Identifica las funciones de hardware, software, personas, bases de datos y otros elementos del Sistema que participan en ese Sistema que se va a desarrollar.
    • Ingeniería del software
    • Es una parte de la ingeniería de sistemas a nivel de usuario
    • Decir los aspectos prácticos del desarrollo y distribución de software útil.

Aspectos de gestión económica y de SE

  • La produccion de software = mantenimiento + desarrollo (evolución)
  • Costes de mantenimiento > 60% de todos los costs de desarrollo
    • 20% correctivo
    • 30% adaptativo
    • 50% perfectivo
  • Desarrollo más rápido no siempre es preferible
    • Mayores costos por adelantado pueden sufragar los costos aguas abajo.
    • Software mal diseñado / implementado es un factor de coste crítico.

Componentes típicos de software embebido

  • of
  • Casi idéntico a los sistemas generales informáticos
  • Software de aplicación
  • Controlador de dispositivo

Componentes típicos de software embebido (cont.)

  • of
  • Middleware – ¿Qué es?
    • Middleware es un software que ha sido extraído de la capa de aplicación por una variedad de razones. Una de las razones es que ya puede ser incluido como parte del paquete del Sistema operativo fuera de la plataforma OS.
    • Otras razones para eliminarlo de la capa de aplicación son: permitir la reutilización en otras aplicaciones, para reducir costes o el tiempo de desarrollo mediante la compra off-the-shelf a través de un proveedor de terceros, o para simplificar el código de la aplicación.
    • En los términos más generales, el software middleware es el software del Sistema que no es el núcleo OS del Sistema operativo, controladores de dispositivos, o software de aplicación.
    • A continuación se muestra el middleware en el Modelo de Sistemas Embebidos (ver más en http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1276764
  • Bus de datos
  • Memoria
  • De datos
  • interrupciones
  • Digital o/p
  • Analog o/p
  • Digital i/p
  • Analog i/p
  • ENTRADAS
  • SALIDAS
  • Links A otros sistemas
  • Interfaz de Usuario
  • Bus de direcciones
  • CPU
  • Analógico Front End
  • Digital i/p Ports
  • Módulos Interfaz Usuario
  • Digital o/p Puertos
  • D/A,
  • Aislamiento
  • Comms:
  • ASC, SSC, USB, IIC,
  • IrDA, etc.
  • Soporte:
  • Temporizador de guarda
  • of

Desarrollo del ciclo de vida de software. Modelo Cascada

  • Requisitos
  • Diseño
  • Implementación
  • Integración
  • Validación
  • Despliegue

Desarrollo de ciclo de vida de software. Modelo espiral

  • Determinar objetivos, alternativas, limitaciones
  • Planificar las siguientes fases
  • Desarrollar, verificar los productos del siguiente nivel
  • Hardware-Software Co-Diseño de Sistemas Embebidos
  • El Software que basa su funcionalidad en los productos embebidos de hoy causan retrasos en la completitud de los proyectos si se tiene que esperar al prototipo de hardware para empezar el desarrollo de software y su depuración.
  • Diseño concurrente y verificación de hardware y software es una tendencia que reduce el tiempo de lanzamiento al mercado.
  • (ver más en [4, 5] )

Requisitos

  • Problema de definición → Especificación de requisitos
    • Determinar exactamente qué quiere el cliente y el usuario.
    • Desarrollar un contrato con el cliente
    • Especificar qué va a hacer el software de producto
  • Dificultades
    • El cliente solicita el producto que no es adecuado
    • El cliente no conoce el software
    • Las especificaciones son ambiguas, inconsistentes e incompletas.

Arquitectura/Diseño

  • Especificación de requisitos→ Arquitectura/Diseño
    • Arquitectura: descomponer el software en módulos con interfaces
    • diseño: desarrollo de las especificaciones del módulo (algoritmos, tipos de datos)
    • Mantener un registro de las decisiones de diseño y trazabilidad
    • Especifica cómo el product de software hace sus tareas.
    • Dificultades
    • La falta de comunicación entre los diseñadores de módulos
    • El diseño puede ser incoherente, incompleto y ambiguo.

Arquitectura vs. Diseño [Perry & Wolf 1992]

  • La Arquitectura tiene que ver con la selección de los elementos arquitectónicos, sus interacciones y las limitaciones de los elementos y sus interacciones necesarias para proporcionar un marco en el que se cumplan los requisites y que sirva como base para el diseño.
  • El diseño se ocupa de la modularización y las interfaces detalladas de los elementos de diseño, sus algoritmos y procedimientos, y los tipos de datos necesarios para apoyar la arquitectura y para satisfacer los requisitos.

Implementación e Integración

  • Diseño → Implementación
    • Implementar módulos; verificar que cumplen con sus especificaciones
    • Combinar módulos de acuerdo con el diseño
    • Especifica cómo el product de software realiza sus tareas
  • Dificultades
    • Errores de interacción del módulo
    • Orden de integración puede influir en la calidad y la productividad

Desarrollo basado en componentes

  • Desarrollar components generalmente aplicables de un tamaño razonable y reutilizarlos a través de sistemas.
  • Asegurarse de que son adaptables a los diferentes contextos
  • Extender la idea más allá del código en el desarrollo de otros artefactos
  • Pregunta: ¿Qué viene primero?
    • Integración, a continuación despliegue
    • Despliegue, a continuación integración

Diferentes componentes

  • Software de terceros “piezas”
  • Los Plug-ins de efectos/ complementos
  • Applets
  • Frameworks
  • Sistemas abiertos
  • Infraestructuras de objetos distribuidos.
  • Documentos compuestos
  • Los sistemas heredados

Verificación y validación

  • ¿Qué es verificación y validación?
    • Verificación La verificación confirma que el trabajo de los productos reflejan adecuadamente los requisitos prescritos para los mismos. En otras palabras, la verificación asegura que “el product se ha construido correctamente”
    • Validación La validación confirma que el product, según lo previsto, cumplirá con su uso previsto. En otras palabras, la validación asegura que “has construido lo correcto”.

Verificación y validación ¿Cómo actúa?

    • Modelo de desarrollo de sistema

Calidades de Software

  • Exactitud
    • Óptima calidad
    • establecido w.r.t., la especificación de los requisitos
    • absoluta
  • Confiabilidad
    • Propiedad estadística
    • Probabilidad de que el software funcionará como se esperaba durante un período de tiempo dado
    • Relativo
  • Robustez
    • Comportamiento “razonable” en circunstancias imprevistas
    • subjectiva
    • Un requisito especificado es un problema de la corrección; un requisito no especificado es un problema de robustez.

Calidades de software (cont.)

  • Usabilidad
    • Capacidad de que los usuarios finales puedan utilizer fácilmente el software
    • Extremadamente subjetivo.
  • Comprensibilidad
    • Capacidad de los desarrolladores a entender fácilmente los artefactos producidos
    • La calidad interna del producto
    • subjetivo
  • Verificabilidad
    • La facilidad de establecer las propiedades deseadas
    • Realizado por análisis formal o pruebas
    • Calidad interna
  • Rendimiento
    • Equiparado con la eficiencia
    • Evaluables mediante la medición, el análisis y simulación.

Calidades de Software (cont.)

  • Desarrollo
    • Posibilidad de añadir o modificar la funcionalidad
    • Aborda el mantenimiento adaptativo y perfectivo.
    • problema: La evolución de la implementación es muy fácil
    • La evolución debe comenzar en los requisitos o en el diseño
  • Reutilización
    • Capacidad de construir un Nuevo software a partir de piezas existentes
    • Debe ser planificado
    • Ocurre a todos los niveles: desde la gente a los procesos, desde los requisitos hasta el código.
  • Interoperabilidad
    • Capacidad de los (sub)sistemas de software a cooperar con los demás
    • Fácilmente integrable en sistemas más grandes.
    • Técnicas communes que incluyen APIs, protocolos plug-in, etc.

Calidad de software (cont.)

  • Escalabilidad
    • Capacidad de un Sistema de software para crecer en tamaño, mientras que mantiene sus propiedades y cualidades.
    • Asume el mantenimiento y la capacidad de evolucionar
    • Objetivo de desarrollo basado en componentes
  • Heterogeneidad
    • Capacidad de componer un Sistema de piezas desarrolladas en varios lenguajes de programación, en multiples plataformas, por multiples desarrolladores, etc.
    • Necesario para la reutilización.
    • Objetivo de desarrollo basado en componentes
    • Portabilidad
    • Capacidad de ejecución en entornos nuevos con un mínimo esfuerzo.
    • Puede ser planeado mediante el aislamiento de componentes dependientes del entorno.
    • Necesarios para la aparición de los sistemas altamente distribuidos (por ejemplo, Internet)

Evaluar calidades del software

  • Las calidades deben ser medibles
  • La medición require que las calidades sean definidas de forma precisa
  • La mejora requiere una medición precisa
  • Actualmente la mayoría de las calidades se definen de manera informal y son difíciles de evaluar

Ingeniería del Software “Axiomas”

  • La adición de desarrolladores a un proyecto probablemente resultará en más retrasos y acumulación de costes.
  • Tensión básica de la ingeniería de software
    • Mejor, más barato, más rápido – elegir cualquiera de los dos¡
    • Funcionalidad, escalabilidad, rendimiento – elegir cualquiera de los dos¡
  • Cuanto más dura un fallo en el software
    • Mayores son los costes de la detección y corrección del fallo
    • Menos probable es que sea debidamente corregido
  • Hasta el 70% de todos los fallos detectados en los proyectos de software a gran escala se introducen en los requerimientos y el diseño
    • La detección temprana de las causas de los fallos puede reducir sus costos resultantes por un factor de 100 o más.

Despliegue y evolución

  • Operación → Cambio
    • Mantener el software durante / después de la operación del usuario
    • Determinar si el product todavía funciona correctamente
  • Dificultades
    • Diseño rígido
    • Falta de documentación
    • Rotación de personal

Principios de la Ingeniería del Software

  • Rigor y formalidad
  • La separación de los asuntos de interés
    • Modularidad y descomposición
    • Abstracción
  • Anticipación del cambio
  • Generalidad
  • Incrementalidad
  • Escalabilidad
  • Composicionalidad
  • Heterogeneidad

Arquitectura del Software

  • Arquitectura del Software es la organización fundamental de un Sistema, dentro de sus componentes, las relaciones entre sí y con el entorno, y los principios que rigen su diseño y evolución.
  • La arquitectura del Software abarca el conjunto de decisiones importantes sobre la organización de un Sistema de software
  • Selección de los elementos estructurales y sus interfaces por los que se compone un Sistema.
  • Comportamiento como se especifica en las colaboraciones entre esos elementos.
  • Composición de estos elementos estructurales y de comportamiento en subsistemas más grandes.
  • El estilo arquitectónico que guía esta organización

Arquitectura del software Embebido

  • Estructura de Software y la complejidad de un Sistema embebido pueden variar significativamente según la aplicación
  • Las arquitecturas de software de uso general incluyen:
    • Lazos de control simples
    • Interrupción del Sistema controlado
    • Sistema multitarea no preferente
    • La multitarea preventive o multi-threading (incluye los sistemas operativos en tiempo real – RTOS)
    • Microkernels - micronúcleos (un paso adelante respecto a un RTOS para incluir la asignación de memoria, sistemas de archivos, etc)
    • Kernel Monolitico (un relativo gran kernel con capacidades sofisticadas, se adaptan a un entorno embebido). Linux embebido y Windows CE Móviles y embebidos son algunos ejemplos.

Sistemas operativos embebidos

  • Tradicional OS
  • Grandes requerimientos de memoria
  • Arquitectura multiamenazas
  • Modelo I/O (entrada/salida)
  • Núcleo y separación de usuario
  • No hay restricciones de energía
  • Amplios recursos disponibles
  • Características deseadas para EOS
  • Huella de memoria pequeña
  • Computo eficiente
  • Protocolos de comunicación
  • Interfaz fácil de exponer datos
  • Apoyar el diseño de aplicaciones diversas
  • Forma fácil de programar, actualizar y depurar aplicaciones de red.

Algunos sistemas operativos integrados

  • RTOSs
    • pSOS
    • VxWorks
    • VRTX (Versátil en tiempo real)
    • uC/OS-II
    • Java RTS etc.
  • Palm OS (fuente: Wikipedia)
    • Sistema operative embebido desarrollado inicialmente por U.S. Robotics-owned Palm Computing, Inc. para asistentes digitales personales (PDAs) en 1996
  • SymbianOS (fuente: Wikipedia)
    • Sistema operativo diseñado para dispositivos móviles por SymbianLtd. (se ejecuta generalmente en OMAP (Plataforma de aplicaciones multimedia abierta) procesadores, los cuales generalmente incluyen un propósito general de arquitectura en el núcleo del procesador ARM más uno o más coprocesadores especializados.
  • Android
    • Projecto abierto Handset Alliance
    • Basado en núcleo Linux 2.6 (http://code.google.com/android/)

Algunos sistemas operativos embebidos (cont.)

  • Windows CE (WinCE) (fuente: Wikipedia)
    • Sistema operativo de Microsoft para ordenadores minimalistas y sistemas embebidos
    • WinCE es un Sistema operative muy diferente, en lugar de una version abreviada del escritorio de Windows
  • Linux embebido (uClinux, ELKS, ThinLinux) (fuente: Wikipedia)
    • El uso de un Sistema operativo Linux en sistemas informáticos integrados
    • Según la encuesta realizada por Venture Development Corporation, Linux fue utilizada por el 18% de los ingenieros
    • Versiones embebidas de Linux están diseñados para dispositivos con recursos relativamente limitados, tales como teléfonos móviles y decodificadores
    • Dado que los dispositivos integrados se utilizan para fines específicos en lugar de fines generales, los desarrolladores optimizan sus distribuciones de Linux embebido para conseguir las configuraciones de hardware específicas y las situaciones de uso.

Sistemas embebidos de tiempo Real

  • Los sucesos de procesos de sistemas de tiempo real.
  • Los eventos ocurridos en las entradas externas provocan el que otros eventos tengan lugar como salidas (outputs)
  • Minimizar el tiempo de respuesta suele ser un objetivo principal, o de lo contrario todo el Sistema puede dejar de funcionar correctamente.
  • Los tipos de sistemas embebidos en tiempo real
      • Tiempo real Estricto (Hard) — por ejemplo, sistemas de control de vuelos
      • Tiempo real Flexibles (Soft) — por ejemplo, Sistema de adquisición de datos.
      • Tiempo real (Real) — por ejemplo Sistema de guía de misiles
      • Tiempo real firmes (Firm)

Tipos de sistemas en tiempo real

  • Tiempo Real Estricto (Hard) – sistemas en los que es absolutamente imperativo que las respuestas ocurran dentro del plazo requerido.
  • Por ejemplo: Sistemas de control de vuelo.
  • Tiempo Real Flexible – sistemas en los que los plazos son importantes pero que todavía funcionarán correctamente si se determinan plazos que ocasionalmente no se cumplan.
  • Por ejemplo: El Sistema de adquisición de datos.
  • Tiempo real (Real) – sistemas que son estrictos en tiempo real y su tiempo de respuesta es muy corto.
  • Por ejemplo: Sistema de guía de misiles
  • Tiempo real Firme (Firm)– sistemas que son en tiempo real flexible pero en el que no haya beneficio de una entrega tardía del servicio.
      • Un solo Sistema puede tener todos los subsistemas de tiempo real estricto, flexibles y reales.
      • En realidad muchos sistemas tendrán una función de coste asociada con el incumplimiento de los plazos.

Arquitectura Prism en sistemas embebidos

  • Durante las últimas décadas los investigadores de software y profesionales han propuesto diversos enfoques, técnicas y herramientas para el desarrollo de sistemas de software a gran escala. Los resultados de estos esfuerzos han sido caracterizados como de programación a gran escala programming-in-the-large (PitL).
  • Un nuevo conjunto de desafíos que ha surgido con la aparición del barato, pequeño y heterogéneo, posiblemente integrado, altamente distribuido, así como las plataformas de computación móviles. Nos referimos al desarrollo del software en programación a pequeña escala programming-in-the-small-and-many (Prism).

Arquitectura Prism en sistemas embebidos (cont.)

  • Propiedades de Prism: Recursos muy limitados
  • Potencia limitada
  • Ancho de banda bajo
  • Velocidad de la CPU lenta, memoria limitada
  • Tampaño pequeño del display
  • Middleware
    • Desarrollado para apoyar la implementación de Arquitectura de Software en el entornog
    • Proporciona conceptos de nivel de arquitectura
        • Componentes
        • Conector
        • Configuración
        • Eventos

Arquitectura Prism en sistemas embebidos (cont.)

  • Proporciona:
    • Flexibilidad
    • Eficiencia (Tamaño, velocidad, sobrecarga)
    • Escalabilidad (Número de componentes, conectores, eventos, hilos, dispositivos de hardware)
    • Extensibilidad (Soporte relativo a los nuevos desarrollos)
  • Investigar los siguientes temas:
    • Límites de dispositivos móviles (potencia, tamaño, memoria, ..)
    • Modelado
    • Análisis
    • Simulación
  • Prism está caracterizado por la compañía OS’s (Palm, Symbian)
  • Prism está relacionado con la arquitectura del Software (arquitectura basada en el desarrollo)

Prism – ejemplo de aplicación

  • TDS (Despliegue de Tropas y simulación)
    • Distribución del despliegue de personal
  • Cuartel general
    • Recopila información de campo y muestra el estado actual de campo de batalla
    • Red a través de enlaces seguros a PDA’s
  • Comandantes
    • Conectado a soldados
    • Dar órdenes a los soldados
  • Soldados
    • Ver segmentos del campo de batalla y recibir órdenes
    • Más sobre las características PRISM, ver en:
    • http://sunset.usc.edu/~softarch/Prism/ y
  • Prism-MW – CS 795 / SWE 699, Sam Malek, Spring 2010

Programación de Sistemas embebidos

  • Normalmente se tiene que ser mucho más consciente de los recursos que se consumen en la programación de sistemas embebidos que los que son necesarios en los programas ordinaries
      • Tiempo
      • Espacio
      • Canales de comunicación
      • Archivos
      • ROM (Read-Only Memory)
      • Memoria Flash
  • Se debe tomar el tiempo para aprender acerca de la forma en que las características del lenguaje de programación se implementan para una plataforma en particular.
      • Hardware
      • Sistema operativo
      • Librería

Programación de Sistemas embebidos

  • Una gran cantidad de éste tipo de programación es:
    • Mirar con atención las características especializadas de un RTOS (Sistema Operativo en Tiempo Real)
    • El uso de un “entorno non-hosted” (que es una forma de decir “ un lenguaje de programación justo en lo alto (right on top) del hardware sin un Sistema operativo”)
    • Incluye (a veces complejas) arquitecturas de controladores de dispositivos
    • El trato directo con interfaces de dispositivos hardware
  • No entraremos en detalles aquí
    • Para eso están los cursos y manuales específicos.

Lenguajes de programación de sistemas embebidos

  • Lenguajes Hardware
    • Verilog y VHDL son los lenguajes más populares para la descripción del hardware y su modelización (ver las características de abajo)

Lenguajes de programación de sistemas embebidos (cont.)

  • Lenguajes de Software
  • Lenguajes de Software describen secuencias de instrucciones para un proceso a ejecutar. Por lo tanto, la lista de la mayoría de las instrucciones imperativas se ejecutan para comunicar a través de la memoria: un array de almacenamiento de localizaciones que mantienen sus valores hasta que son modificados. Los lenguajes más populares son: Lenguaje ensamblador, C, C++ y Java. Las características de estos lenguajes se muestran en la tabla de abajo.

Lenguajes de programación de sistemas embebidos (cont.)

  • C++ se extiende C con los mecanismos de estructuración para grandes programas: los tipos de datos indefinidos, una manera de reutilizer código con tipos diferentes, espacios de nombres a los grupos de objetos y evitar conflictos de nombres accidentales cuando se ensamblan las piezas del programa, y las excepciones para manejar errores. La librería standard C++ incluye una colección de datos polimórficos eficientes, tales como arrays (matrices), árboles, cadenas para las que el compilador genera implementaciones personalizadas.
  • Lenguaje Java Sun se asemeja al C++ pero es incompatible. Al igual que C + +, Java está orientado a objetos, que proporciona clases y herencia. Es un lenguaje de más alto nivel que C++, ya que utiliza las referencias a objetos, matrices y cadenas en lugar de punteros. La recogida automática de basura de Java libera al programador de la gestión de memoria. Java proporciona subprocesos simultáneos.

Lenguajes de programación de sistemas embebidos (cont.)

  • Otro tipo de lenguaje de Sistemas Embebidos son languages de flujo de datos y languajes Híbridos. Los lenguajes de flujo de datos son un complemento perfecto para los algoritmos de procesamiento de señales, que utilizan grandes cantidades de aritmética derivada de la teoría de sistemas lineales de decodificación, comprimen o filtran corrientes de datos que representan muestras periódicas de los valores continuamente cambiantes, como el sonido o el video.
  • (Acerca de los lenguajes de sistemas embebidos, ver más en: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.26.4735&rep=rep1&type=pdf )

Cuestiones de control

  • ¿Cuáles son los principales objetivos de la ingeniería del software?
  • Describir las principales etapas de desarrollo de software para sistemas embebidos.
  • Comparar el Sistema operativo más popular para dispositivos móviles (posiblemente en forma de tabla).
  • Comparar los lenguajes más populares utilizados en sistemas embebidos.

Referencias

  • http://en.wikipedia.org/wiki/Embedded_system
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Software_engineering
  • http://cplus.about.com/od/thebusinessofsoftware/a/softwareeng.htm
  • http://www.oxys-tech.com/embedded_system.pdf
  • http://www.youtube.com/watch?v=y9RAhEfLfJs
  • http://ocw.korea.edu/ocw/college-of-engineering/special-topics-in-embedded-systems/transfer-data/2.STES-Lec1-What-is-ES.pdf
  • http://www.modprod.liu.se/workshop_2007/1.46549/tutorial-peng.pdf
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Embedded_Linux
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Windows_CE
  • http://www.gobookee.net/architecture-of-embedded-systems/
  • http://www.cs.columbia.edu/techreports/cucs-009-03.pdf
  • http://sunset.usc.edu/~softarch/Prism/
  • Ver sobre Prism-MW – CS 795 / SWE 699, Sam Malek, Spring 2010


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