Sistemas Empotrados y de Tiempo Real

Última modificación: 08-09-2016
240AR031 - Sistemas Empotrados y de Tiempo Real
Unidad responsable:
240 - ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona
Unidad que imparte:
707 - ESAII - Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial
Curso:
2016
Titulación:
MÁSTER UNIVERSITARIO EN AUTOMÁTICA Y ROBÓTICA (Plan 2012). (Unidad docente Obligatoria)
Créditos ECTS:
4,5
Idiomas docencia:
Inglés
Profesorado
Responsable:
SEBASTIAN TORNIL SIN
Otros:
Perera Lluna, Alexandre
Capacidades previas
Conocimientos básicos sobre electrónica digital y programación.
Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura
Específicas:
2. El/la estudiante sabrá implementar controladores sobre microcontroladores que respondan a los requerimientos de
tiempo real identificados en un sistema
Genéricas:
1. Tener los adecuados conocimientos matemáticos, analíticos, científicos, instrumentales, tecnológicos, de
información y de gestión.
Transversales:
3. USO SOLVENTE DE LOS RECURSOS DE INFORMACIÓN: Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la
visualización de datos e información en el ámbito de especialidad, y valorar de forma crítica los resultados de dicha
gestión.
Metodologías docentes
El curso combinará clases magistrales con laboratorios (50%-50%).
Objetivos de aprendizaje de la asignatura
Presentar a los estudiantes el desarrollo de sistemas empotrados de tiempo real basados en microcontroladores, con
énfasis en el desarrollo software y en las aplicaciones de control.
Los estudiantes aprenderán a:
- Programar y verificar la corrección temporal (análisis de planificabilidad) de un sistema empotrado de tiempo real.
- Programar un sistema empotrado de tiempo accediendo directamente a los recursos del micro: puertos, temporizadores,
interrupciones, ADCs, PWMs,...
- Programar un sistema empotrado de tiempo real sobre un sistema operativo de tiempo real (RTOS).
- Programar un sistema empotrado de tiempo real con la ayuda de entornos de desarrollo gráficos.
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Horas totales de dedicación del estudiantado
Dedicación total: 112h 30m
Horas grupo grande:
0h
Horas grupo mediano:
20h 15m
18.00%
Horas grupo pequeño:
20h 15m
18.00%
Horas actividades dirigidas:
0h
0.00%
Horas aprendizaje autónomo:
72h
64.00%
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0.00%
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Contenidos
Conceptos básicos sobre computación empotrada Dedicación: 9h
y tiempo real. Programación en C. Introducción a
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Arduino.
Descripción:
Se darán los conceptos fundamentales de los sistemas empotrados, con un enfoque importante en los sistemas
que prestan servicio a aplicaciones de tiempo crítico. Se repasará el lenguaje de programación C. Se presentará
la plataforma Arduino.
Actividades vinculadas:
Tema T1.
Tema T2.
Tema T3.
Laboratorio L1.
Desarrollo a bajo nivel.
Dedicación: 12h
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 6h
Descripción:
En este bloque se presentarán los principios de la programación de microcontroladores a bajo nivel. Se
presentarán en detalle los recursos hardware y la programación a bajo nivel del microcontrolador ATMega328P
(el micro de Arduino UNO). Se presentará la programación de tareas periódicas y de control. Se presentará el
método de los ejecutivos cíclicos para la programación y análisis de múltiples tareas periódicas.
Actividades vinculadas:
Tema T4.
Tema T5.
Tema T6.
Tema T7.
Laboratorio L2.
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Desarrollo sobre sistemas operativos de tiempo
real (SOTR).
Dedicación: 7h 30m
Grupo grande/Teoría: 4h 30m
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Descripción:
Se presentará el desarrollo de sistemas empotrados de tiempo real sobre sistemas operativos de tiempo real
(SOTRs). Se presentará el sistema operativo FreeRTOS. Se presentará el análisis de planificabilidad para sistemas
basados en planificadores basados en prioridades.
Actividades vinculadas:
Tema T8.
Tema T9.
Tema T10.
Laboratori L3.
Desarrollo con entornos de programación gráfica. Dedicación: 4h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Descripción:
Se presentará la programación de Arduino con Matlab/Simulink.
Actividades vinculadas:
Tema T11.
Laboratorio L4.
Programación de una aplicación de control real.
Dedicación: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 6h
Descripción:
Programación de una aplicación de control real: el sistema tubo-bola.
Actividades vinculadas:
Laboratorio L5.
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Planificación de actividades
Dedicación: 2h
Grupo grande/Teoría: 2h
Tema T1.
Descripción:
Introducción a los sistemas empotrados de tiempo real.
Dedicación: 2h
Grupo grande/Teoría: 2h
Tema T2.
Descripción:
Repaso de la programación en C.
Dedicación: 2h
Grupo grande/Teoría: 2h
Tema T3.
Material de soporte:
Introducción a Arduino.
Dedicación: 3h
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Laboratorio L1.
Descripción:
Programación de Arduino con Arduino IDE.
Dedicación: 1h
Grupo grande/Teoría: 1h
Tema T4.
Descripción:
Hardware de sistemas empotrados.
Dedicación: 2h
Grupo grande/Teoría: 2h
Tema T5.
Descripción:
Hardware y programación de microcontroladores AVR.
Dedicación: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 6h
Laboratorio L2.
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Descripción:
Programación de Arduino en C con Eclipse.
Dedicación: 1h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Tema T6.
Descripción:
Programación de tareas periódicas: programación del lazo de control.
Dedicación: 1h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Tema T7.
Descripción:
Planificación basada en tablas (ejecutivos cíclicos).
Dedicación: 1h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Tema T8.
Descripción:
Principios de la programación concurrente.
Dedicación: 1h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Tema T9.
Descripción:
El sistema operativo FreeRTOS.
Dedicación: 3h
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Laboratorio L3.
Descripción:
Programación de Arduino con FreeRTOS.
Dedicación: 1h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Tema T10.
Descripción:
Planificación de tiempo real.
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Dedicación: 1h 30m
Grupo grande/Teoría: 1h 30m
Tema T11.
Descripción:
Programación de Arduino con Matlab/Simulink.
Dedicación: 3h
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Laboratorio L4.
Descripción:
Programación de Arduino con Matlab/Simulink.
Dedicación: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 6h
Laboratorio L5.
Descripción:
Programación de una aplicación real de control.
Examen parcial.
Dedicación: 3h
Grupo grande/Teoría: 3h
Examen final.
Dedicación: 3h
Grupo grande/Teoría: 3h
Sistema de calificación
La calificación del curso dependerá de:
a) el examen parcial - 25%
b) el examen final - 25%
c) el rendimiento en los laboratorios - 50%
Los apartados a) y b) son re-evaluables (en un único examen de re-evaluación).
Normas de realización de las actividades
Las normas se darán a conocer cuando sea necesario
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Bibliografía
Básica:
Burns, Alan; Wellings, Andrew J. Real-time systems and programming languages : Ada, Real-Time Java and C/Real-Time
POSIX. 4th ed. Harlow: Addison-Wesley, cop. 2009. ISBN 9780321417459.
Buttazzo, Giorgio C. Hard real-time computing systems : predictable scheduling algorithms and applications. 3rd ed. New
York: Springer, 2011. ISBN 9781461406754.
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