Presentacin de PowerPoint

Universidad Tecnolgica de Xicotepec de JurezMateria: InformticaDocente: Cristian Ofir Cruz SantillnAlumno: Juan Vargas Ferrer

Dispositivos para la Adquisicin de DatosQu es Adquisicin de Datos?La adquisicin de datos (DAQ) es el proceso de medir con una PC un fenmeno elctrico o fsico como voltaje, corriente, temperatura, presin o sonido. Un sistema DAQ consiste de sensores, hardware de medidas DAQ y una PC con software programable. Comparados con los sistemas de medidas tradicionales, los sistemas DAQ basados en PC aprovechan la potencia del procesamiento, la productividad, la visualizacin y las habilidades de conectividad de las PCs estndares en la industria proporcionando una solucin de medidas ms potente, flexible y rentable.09/12/2014Juan Vargas Ferrer3Partes de un Sistema DAQ

09/12/2014Juan Vargas Ferrer4Qu es un Sensor?La medida de un fenmeno fsico, como la temperatura de una habitacin, la intensidad de una fuente de luz o la fuerza aplicada a un objeto, comienza con un sensor. Un sensor, tambin llamado un transductor, convierte un fenmeno fsico en una seal elctrica que se puede medir. Dependiendo del tipo de sensor, su salida elctrica puede ser un voltaje, corriente, resistencia u otro atributo elctrico que vara con el tiempo. Algunos sensores pueden requerir componentes adicionales y circuitos para producir correctamente una seal que puede ser leda con precisin y con toda seguridad por un dispositivo DAQ.09/12/2014Juan Vargas Ferrer5Sensores ComunesSensorFenmenoTermopar, RTD, TermistorTemperaturaFotosensorLuzMicrfonoSonidoGalga Extensiomtrica, Transductor PiezoelctricoFuerza y PresinPotencimetro, LVDT, Codificador pticoPosicin y DesplazamientoAcelermetroAceleracinElectrodo pHpH09/12/2014Juan Vargas Ferrer6Qu es un Dispositivo DAQ?El hardware DAQ acta como la interfaz entre una PC y seales del mundo exterior. Funciona principalmente como un dispositivo que digitaliza seales analgicas entrantes para que una PC pueda interpretarlas. Los tres componentes clave de un dispositivo DAQ usado para medir una seal son el circuito de acondicionamiento de seales, convertidor analgico-digital (ADC) y un bus de PC. Varios dispositivos DAQ incluyen otras funciones para automatizar sistemas de medidas y procesos. Por ejemplo, los convertidores digitales-analgicos (DACs) envan seales analgicas, las lneas de E/S digital reciben y envan seales digitales y los contadores/temporizadores cuentan y generan pulsos digitales.09/12/2014Juan Vargas Ferrer7Componentes Clave de Medidas para un Dispositivo DAQAcondicionamiento de Seales

Las seales de los sensores o del mundo exterior pueden ser ruidosas o demasiado peligrosas para medirse directamente. El circuito de acondicionamiento de seales manipula una seal de tal forma que es apropiado para entrada a un ADC. Este circuito puede incluir amplificacin, atenuacin, filtrado y aislamiento. Algunos dispositivos DAQ incluyen acondicionamiento de seales integrado diseado para medir tipos especficos de sensores.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer8Convertidor Analgico Digital (ADC)

Las seales analgicas de los sensores deben ser convertidas en digitales antes de ser manipuladas por el equipo digital como una PC. Un ADC es un chip que proporciona una representacin digital de una seal analgica en un instante de tiempo. En la prctica, las seales analgicas varan continuamente con el tiempo y un ADC realiza "muestras" peridicas de la seal a una razn predefinida. Estas muestras son transferidas a una PC a travs de un bus, donde la seal original es reconstruida desde las muestras en software.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer9Bus de la PC

Los dispositivos DAQ se conectan a una PC a travs de una ranura o puerto. El bus de la PC sirve como la interfaz de comunicacin entre el dispositivo DAQ y la PC para pasar instrucciones y datos medidos. Los dispositivos DAQ se ofrecen en los buses de PC ms comunes, incluyendo USB, PCI, PCI Express y Ethernet. Recientemente, los dispositivos DAQ han llegado a estar disponibles para 802.11 Wi-Fi para comunicacin inalmbrica. Hay varios tipos de buses y cada uno de ellos ofrece diferentes ventajas para diferentes tipos de aplicaciones.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer10Cul es la Funcin de la PC en un Sistema DAQ?Una PC con software programable controla la operacin del dispositivo DAQ y es usada para procesar, visualizar y almacenar datos de medida. Diferentes tipos de PCs son usadas en diferentes tipos de aplicaciones. Una PC de escritorio se puede utilizar en un laboratorio por su poder de procesamiento, una laptop se puede utilizar por su portabilidad o una PC industrial se puede utilizar en una planta de produccin por su robustez.09/12/2014Juan Vargas Ferrer11Cules son los Diferentes Componentes de Software en un Sistema DAQ?Software Controlador

El software controlador ofrece al software de aplicacin la habilidad de interactuar con un dispositivo DAQ. Simplifica la comunicacin con el dispositivo DAQ al abstraer comandos de hardware de bajo nivel y programacin a nivel de registro. Generalmente, el software controlador DAQ expone una interfaz de programacin de aplicaciones (API) que es usada en un entorno de programacin para construir software de aplicacin.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer12Software de Aplicacin

El software de aplicacin facilita la interaccin entre la PC y el usuario para adquirir, analizar y presentar datos de medidas. Puede ser una aplicacin pre-construida con funcionalidad predefinida o un entorno de programacin para construir aplicaciones con funcionalidad personalizada. Las aplicaciones personalizadas generalmente son usadas para automatizar mltiples funciones de un dispositivo DAQ, realizar algoritmos de procesamiento de seales y mostrar interfaces de usuario personalizadas.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer13Microcontroladores PICMicrocontroladores PICLos principiantes en electrnica creen que un microcontrolador es igual a un microprocesador. Esto no es cierto. Difieren uno del otro en muchos sentidos. La primera y la ms importante diferencia es su funcionalidad. Para utilizar al microprocesador en una aplicacin real, se debe de conectar con componentes tales como memoria o componentes buses de transmisin de datos. Aunque el microprocesador se considera una mquina de computacin poderosa, no est preparado para la comunicacin con los dispositivos perifricos que se le conectan. Para que el microprocesador se comunique con algn perifrico, se deben utilizar los circuitos especiales. As era en el principio y esta prctica sigue vigente en la actualidad.09/12/2014Juan Vargas Ferrer15

09/12/2014Juan Vargas Ferrer16Por otro lado, al microcontrolador se le disea de tal manera que tenga todas las componentes integradas en el mismo chip. No necesita de otros componentes especializados para su aplicacin, porque todos los circuitos necesarios, que de otra manera correspondan a los perifricos, ya se encuentran incorporados. As se ahorra tiempo y espacio necesario para construir un dispositivo.09/12/2014Juan Vargas Ferrer17OrgenesLos PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la divisin de microelectrnica de General Instrument.

El nombre actual no es un acrnimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como PeripheralInterface Controller (controlador de interfaz perifrico).

El PIC original se dise para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP16000. Siendo en general una buena CPU, sta tena malas prestaciones de entrada y salida, y el PIC de 8 bits se desarroll en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la CPU. El PIC utilizaba microcdigo simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el trmino no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseo RISC que ejecuta una instruccin cada 4 ciclos del oscilador.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer18En 1985 la divisin de microelectrnica de General Instrument se separa como compaa independiente que es incorporada como filial (el 14 de diciembre de 1987 cambia el nombre a Microchip Technology y en 1989 es adquirida por un grupo de inversores) y el nuevo propietario cancel casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayora estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejor conEPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en da multitud de PIC vienen con varios perifricos incluidos (mdulos de comunicacin serie, UART, ncleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32 000 palabras (unapalabra corresponde a una instruccin en lenguaje ensamblador, y puede ser de 12, 14, 16 o 32 bits, dependiendo de la familia especfica de PICmicro).09/12/2014Juan Vargas Ferrer19Caractersticas de los Microcontroladores.Las principales caractersticas de los C son:

Unidad de Procesamiento Central (CPU): Tpicamente de 8 bits, pero tambin las hay de 4, 32 y hasta 64 bits con arquitectura Harvard, con memoria/bus de datos separada de la memoria/bus de instrucciones de programa, o arquitectura de von Neumann, tambin llamada arquitectura Princeton, con memoria/bus de datos y memoria/bus de programa compartidas.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer20Memoria de Programa: Es una memoria ROM (Read-Only Memory), EPROM (Electrically Programable ROM), EEPROM (Electrically Erasable/Programable ROM) o Flash que almacena el codigo del programa que tpicamente puede ser de 1 kilobyte a varios megabytes.

Memoria de Datos: Es una memoria RAM (Random Access Memory) que tpicamente puede ser de 1, 2 4, 8, 16, 32 kilobytes.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer21Generador del Reloj: Usualmente un cristal de cuarzo de frecuencias que genera una senal oscilatoria de entre 1 a 40 MHz, o tambien resonadores o circuitos RC.

Interfaz de Entrada/Salida: Puertos paralelos, seriales (UARTs, Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), I2C (Inter-Integrated Circuit), Interfaces de Perifericos Seriales (SPIs, Serial Peripheral Interfaces), Red de Area de Controladores (CAN, Controller Area Network), USB (Universal Serial Bus).

09/12/2014Juan Vargas Ferrer22Otras opciones:

Conversores Anlogo-Digitales (A/D, analog-to-digital) para convertir un nivel de voltaje en un cierto pin a un valor digital manipulable por el programa del microcontrolador.

Moduladores por Ancho de Pulso (PWM, Pulse-Width Modulation) para generar ondas cuadradas de frecuencia fija pero con ancho de pulso modificable.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer23Proceso de Desarrollo.El proceso de desarrollo de una aplicacin basada en microcontroladores se compone de las siguientes etapas principales, las cuales se explican en ms detalle en las siguientes subsecciones.

Desarrollo de software: Esta etapa corresponde a la escritura y compilacin/ensamblaje del programa que regir las acciones del C y los sistemas perifricos conectados a este.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer24Programacin del C: En esta etapa el cdigo de maquina correspondiente al programa desarrollado en la etapa anterior se descarga en la memoria del C.

Prueba y verificacin: Por ltimo, el C debe conectarse al circuito base y someterse a pruebas para verificar el funcionamiento correcto del programa.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer25Desarrollo del software.En esta etapa consiste en escribir y compilar/ensamblar el programa que determinar las acciones del Cy su funcionamiento. Existen distintas maneras de desarrollar el programa, dependiendo del lenguaje inicial que se utiliza para escribir el programa:

09/12/2014Juan Vargas Ferrer26Programacin del C.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer27Prueba y verificacin.Una vez programado el C, se puede instalar en el circuito final para comprobar su adecuado funcionamiento. Existen herramientas de software que permiten simular el comportamiento de un C, muy tiles cuando el programa alcanza cierta complejidad.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer28Tipos de PICPara resolver aplicaciones sencillas se precisan pocos recursos; en cambio, las aplicaciones grandes requieren numerosos y potentes. Siguiendo esta filosofa, Microchip construye diversos modelos de microcontroladores orientados a cubrir, las necesidades de cada proyecto. As, hay disponibles microcontroladores sencillos y baratos para atender las aplicaciones simples y otros complejos y ms costosos para las de mucha envergadura.09/12/2014Juan Vargas Ferrer30 La mayora de los sistemas de control incrustados requieren CPU, memoria de datos, memoria de instrucciones, lneas de E/S, y diversas funciones auxiliares como temporizadores, comunicacin serie y otras. La capacidad y el tipo de las memorias, el nmero de lneas de E/S y el de temporizadores, as como circuitos auxiliares, son parmetros que dependen exclusivamente de la aplicacin y varan mucho de una situacin a otra. Quizs se pueda considerar la decisin ms importante del proyecto la eleccin del modelo de microcontrolador. Para adaptarse de forma ptima a las necesidades de los usuarios, Microchip ofrece diversos tipos de microcontroladores de 8 bits.09/12/2014Juan Vargas Ferrer31La mejor manera de mantenerse informado sobre los PIC es mediante la pgina del fabricante, www.microchip.com, en ella se mantiene la informacin actualizada de todos los dispositivos en produccin, se pueden buscar segn varios criterios y se ofrecen en formato PDF (en ingls y chino) las hojas de caractersticas de los dispositivos. Aproximadamente, cada seis meses aparece un dispositivo nuevo.09/12/2014Juan Vargas Ferrer32Pueden tomarse diversas maneras de clasificar los PIC y ninguna puede considerarse definitiva, debido a la rpida evolucin de estos dispositivos. A continuacin se presentan distintas formas de clasificar a los PIC, segn diversos aspectos:Familia de productosPIC10PIC12PIC14PIC16PIC17PIC18Tipo de memoriaFLASHOTPROM

Nmero de patillas E/S4 17 18 - 2728 - 4445 - 80Tamao de memoria (bytes)0.5K - 1K2K - 4K8K - 16K24K -32K48K - 64K96K - 128K09/12/2014Juan Vargas Ferrer33En la clasificacin por familias, las principales diferencias radican en el nmero de instrucciones y su longitud, el nmero de puertos y funciones, lo cual se refleja en el encapsulado, la complejidad interna y de programacin, y en el nmero de aplicaciones.09/12/2014Juan Vargas Ferrer34PIC de 8 patillas Se trata de un grupo de PIC bastante difundidos en el mercado. Su principal caracterstica es su reducido tamao, al disponer todos sus componentes de 8 patitas. Se alimentan con un voltaje de corriente continua comprendido entre 2,5 V y 5,5 V, y consumen menos de 2 mA cuando trabajan a 5 V y 4 MHz. El formato de sus instrucciones puede ser de 12 o de 14 bits y su repertorio es de 33 o 35 instrucciones, respectivamente. En la siguiente figura se muestra el diagrama de conexionado de uno de estos PIC.09/12/2014Juan Vargas Ferrer35

09/12/2014Juan Vargas Ferrer36Aunque slo tienen 8 patillas, pueden destinar hasta 6 como lneas de E/S para los perifricos al disponer de un oscilador interno R-C, lo cual es una de su principales caractersticas.

Los modelos 12C5xx tienen instrucciones de 12 bits; mientras que los 12C6xx tienen instrucciones de 14 bits. Los modelos 12F6xx poseen memoria Flash para el programa y EEPROM para los datos.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer37PIC16C(R)5X con instrucciones de 12 bits

09/12/2014Juan Vargas Ferrer38 Se trata de una serie recursos limitados, pero con una buena relacin coste/prestaciones. Disponen de 18, 20 o 28 patillas y pueden alimentarse a partir de una tensin de 2,5 V, lo que les hace ideales en las aplicaciones que funcionan con pilas teniendo en cuenta su bajo consumo (menos de 2 mA a 5 V y 4 MHz). Tienen un repertorio de 33 instrucciones cuyo formato consta de 12 bits. No admiten ningn tipo de interrupcin y la Pila slo dispone de dos niveles. Poseen memoria de programa tipo OTP (16C5X) o ROM (16CR5X).09/12/2014Juan Vargas Ferrer39PIC16XXX con instrucciones de 14 bitsEs la gama ms variada y completa de los PIC. Abarca modelos con encapsulado a partir de 18 patillas, cubriendo varias opciones que integran abundantes perifricos. Dentro de esta gama se halla el conocido PIC16X84 y sus variantes. En la siguiente figura se muestra el diagrama de conexionado de uno de estos PIC.09/12/2014Juan Vargas Ferrer40

09/12/2014Juan Vargas Ferrer41 En esta gama sus componentes aaden nuevas prestaciones a las que posean los de gamas inferiores, hacindoles ms adecuados en las aplicaciones complejas. Admiten interrupciones, poseen comparadores de magnitudes analgicas, convertidores A/D, puertos serie y diversos temporizadores.

El repertorio de instrucciones es de 35, de 14 bits cada una y compatible con gamas inferiores. Sus distintos modelos contienen todos los recursos que se precisan en las aplicaciones de microcontroladores de 8 bits. Tambin dispone de interrupciones y una Pila de 8 niveles que permite el anidamiento de subrutinas.09/12/2014Juan Vargas Ferrer42 El temporizador TMR1 que hay en algunos PIC de esta gama tiene un circuito oscilador que puede trabajar asncronamente y que puede incrementarse aunque el microcontrolador se halle en el modo de reposo (sleep), posibilitando la implementacin de un reloj en tiempo real. Las lneas de E/S presentan una carga pull-up activada por software.09/12/2014Juan Vargas Ferrer43PIC14000 Dentro de esta gama se encuentra el PIC14000, que soporta el diseo de controladores inteligentes para cargadores de bateras, pilas pequeas, fuentes de alimentacin ininterrumpibles y cualquier sistema de adquisicin y procesamiento de seales que requiera gestin de la energa de alimentacin. Los PIC14000 admiten cualquier tecnologa de las bateras como Li-Ion, NiMH, NiCd, Ph y Zinc.09/12/2014Juan Vargas Ferrer44PIC17CXXX con instrucciones de 16 bits Se alcanzan las 58 instrucciones de 16 bits en el repertorio y sus modelos disponen de un sistema de gestin de interrupciones vectorizadas muy potente. Tambin incluyen variados controladores de perifricos, puertas de comunicacin serie y paralelo con elementos externos, un multiplicador hardware de gran velocidad y mayores capacidades de memoria, que alcanza los 8 k palabras en la memoria de instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos.09/12/2014Juan Vargas Ferrer45 Quizs la caracterstica ms destacable de los componentes de esta gama es su arquitectura abierta, que consiste en la posibilidad de ampliacin del microcontrolador con elementos externos. Para este fin, las patillas sacan al exterior las lneas de los buses de datos, direcciones y control, a las que se conectan memorias o controladores de perifricos. Esta facultad obliga a estos componentes a tener un elevado nmero de patillas (40 y ms). Esta filosofa de construccin del sistema es la que se empleaba en los microprocesadores y no suele ser una prctica habitual cuando se emplean microcontroladores.09/12/2014Juan Vargas Ferrer46Field Programmable Gate ArrayUna FPGA (del ingls Field Programmable Gate Array) es un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lgica cuya interconexin y funcionalidad puede ser configurada 'in situ' mediante un lenguaje de descripcin especializado. La lgica programable puede reproducir desde funciones tan sencillas como las llevadas a cabo por una puerta lgica o un sistema combinacional hasta complejos sistemas en un chip.

Las FPGAs se utilizan en aplicaciones similares a los ASICs sin embargo son ms lentas, tienen un mayor consumo de potencia y no pueden abarcar sistemas tan complejos como ellos. A pesar de esto, las FPGAs tienen las ventajas de ser reprogramables (lo que aade una enorme flexibilidad al flujo de diseo), sus costes de desarrollo y adquisicin son mucho menores para pequeas cantidades de dispositivos y el tiempo de desarrollo es tambin menor.09/12/2014Juan Vargas Ferrer48Ciertos fabricantes cuentan con FPGAs que slo se pueden programar una vez, por lo que sus ventajas e inconvenientes se encuentran a medio camino entre los ASICs y las FPGAs reprogramables.

Histricamente las FPGA surgen como una evolucin de los conceptos desarrollados en las PAL y los CPLD.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer49Los FGPA comerciales tienen unos 25 aos entre nosotros. Cada vez poseen ms reas de aplicacin (e.g., radioastronoma, emulacin de hardware, bioinformtica, criptografa). Las universidades estn extendiendo su uso como excelente herramienta didctica y de prototipado.

Quiz en el futuro contemos con herramientas de an ms alto nivel (dicho en trminos de abstraccin, no de calidad) para la configuracin de FPGA. De ser as, ya no solo ingenieros o cientficos sino tambin artistas y creativos en general producirn resultados an ms sorprendentes, inimaginables y poderosos09/12/2014Juan Vargas Ferrer50Historia: FPGA vs CPLDLas FPGAs fueron inventadas en el ao 1984 por Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt, co-fundadores de Xilinx, y surgen como una evolucin de los CPLDs.

Tanto los CPLDs como las FPGAs contienen un gran nmero de elementos lgicos programables. Si medimos la densidad de los elementos lgicos programables en puertas lgicas equivalentes (nmero de puertas NAND equivalentes que podramos programar en un dispositivo) podramos decir que en un CPLD hallaramos del orden de decenas de miles de puertas lgicas equivalentes y en una FPGA del orden de cientos de miles hasta millones de ellas.09/12/2014Juan Vargas Ferrer51Aparte de las diferencias en densidad entre ambos tipos de dispositivos, la diferencia fundamental entre las FPGAs y los CPLDs es su arquitectura. La arquitectura de los CPLDs es ms rgida y consiste en una o ms sumas de productos programables cuyos resultados van a parar a un nmero reducido de biestables sncronos (tambin denominados flip-flops). La arquitectura de las FPGAs, por otro lado, se basa en un gran nmero de pequeos bloques utilizados para reproducir sencillas operaciones lgicas, que cuentan a su vez con biestables sncronos. La enorme libertad disponible en la interconexin de dichos bloques confiere a las FPGAs una gran flexibilidad.

Otra diferencia importante entre FPGAs y CPLDs es que en la mayora de las FPGAs se pueden encontrar funciones de alto nivel (como sumadores y multiplicadores) embebidas en la propia matriz de interconexiones, as como bloques de memoria.09/12/2014Juan Vargas Ferrer52

09/12/2014Juan Vargas Ferrer53ProgramacinEn la FPGA no se realiza programacin tal cual como se realiza en otros dispositivos como DSP, CPLD o microcontroladores. La FPGA tiene celdas que se configuran con una funcin especfica ya sea como memoria (FLIP-FLOP tipo D), como multiplexor o con una funcin lgica tipo AND, OR, XOR. La labor del "programador" es describir el hardware que tendr la FPGA. Por consiguiente, la tarea del "programador" es definir la funcin lgica que realizar cada uno de los CLB, seleccionar el modo de trabajo de cada IOB e interconectarlos.09/12/2014Juan Vargas Ferrer54El diseador cuenta con la ayuda de entornos de desarrollo especializados en el diseo de sistemas a implementarse en un FPGA. Un diseo puede ser capturado ya sea como esquemtico, o haciendo uso de un lenguaje de programacin especial. Estos lenguajes de programacin especiales son conocidos como HDL o Hardware Description Language (lenguajes de descripcin de hardware). Los HDLs ms utilizados son:

VHDLVerilogABEL09/12/2014Juan Vargas Ferrer55En un intento de reducir la complejidad y el tiempo de desarrollo en fases de prototipaje rpido, y para validar un diseo en HDL, existen varias propuestas y niveles de abstraccin del diseo. Los niveles de abstraccin superior son los funcionales y los niveles de abstraccin inferior son los de diseo al nivel de componentes hardware bsicos. Entre otras, National Instruments LabVIEW FPGA propone un acercamiento de programacin grfica de alto nivel.09/12/2014Juan Vargas Ferrer56AplicacionesCualquier circuito de aplicacin especfica puede ser implementado en un FPGA, siempre y cuando esta disponga de los recursos necesarios. Las aplicaciones donde ms comnmente se utilizan los FPGA incluyen a los DSP (procesamiento digital de seales), radio definido por software, sistemas aeroespaciales y de defensa, prototipos de ASICs, sistemas de imgenes para medicina, sistemas de visin para computadoras, reconocimiento de voz, bioinformtica, emulacin de hardware de computadora, entre otras. Cabe notar que su uso en otras reas es cada vez mayor, sobre todo en aquellas aplicaciones que requieren un alto grado de paralelismo.

Existe cdigo fuente disponible (bajo licencia GNU GPL) de sistemas como microprocesadores, microcontroladores, filtros, mdulos de comunicaciones y memorias, entre otros. Estos cdigos se llaman cores.09/12/2014Juan Vargas Ferrer57ArduinoArduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseada para facilitar el uso de la electrnica en proyectos multidisciplinares.

El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores ms usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de mltiples diseos. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programacin Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa.09/12/2014Juan Vargas Ferrer59Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autnomos o puede ser conectado a software tal como Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.

Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus entradas analgicas y digitales, puede controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programacin Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador.09/12/2014Juan Vargas Ferrer60Arduino Uno R3

09/12/2014Juan Vargas Ferrer61HistoriaArduino se inici en el ao 2005 como un proyecto para estudiantes en el Instituto IVREA, en Ivrea (Italia). En ese tiempo, los estudiantes usaban el microcontrolador BASIC Stamp, cuyo coste era de 100 dlares estadounidenses, lo que se consideraba demasiado costoso para ellos. Por aquella poca, uno de los fundadores de Arduino, Massimo Banzi, daba clases en Ivrea.09/12/2014Juan Vargas Ferrer62El nombre del proyecto viene del nombre del Bar di Re Arduino (Bar del Rey Arduino) donde Massimo Banzi pasaba algunas horas. En su creacin, contribuy el estudiante colombiano Hernando Barragn, quien desarroll la tarjeta electrnica Wiring, el lenguaje de programacin y la plataforma de desarrollo. Una vez concluida dicha plataforma, los investigadores trabajaron para hacerlo ms ligero, ms econmico y disponible para la comunidad de cdigo abierto (hardware y cdigo abierto). El instituto finalmente cerr sus puertas, as que los investigadores, entre ellos el espaol David Cuartielles, promovieron la idea.9 Banzi afirmara aos ms tarde, que el proyecto nunca surgi como una idea de negocio, sino como una necesidad de subsistir ante el inminente cierre del Instituto de diseo Interactivo IVREA. Es decir, que al crear un producto de hardware abierto, ste no podra ser embargado.09/12/2014Juan Vargas Ferrer63Posteriormente, Google colabor en el desarrollo del Kit Android ADK (Accesory Development Kit), una placa Arduino capaz de comunicarse directamente con telfonos mviles inteligentes bajo el sistema operativo Android para que el telfono controle luces, motores y sensores conectados de Arduino.

Para la produccin en serie de la primera versin se tom en cuenta que el coste no fuera mayor de 30 euros, que fuera ensamblado en una placa de color azul, deba ser Plug and Play y que trabajara con todas las plataformas informticas tales como MacOSX, Windows y GNU/Linux. Las primeras 300 unidades se las dieron a los alumnos del Instituto IVRAE, con el fin de que las probaran y empezaran a disear sus primeros prototipos.09/12/2014Juan Vargas Ferrer64ProductosArduino UnoArduino LeonardoArduino DueArduino YnArduino Tre (En Desarrollo)Arduino Zero (En Desarrollo)Arduino MicroArduino EsploraArduino Mega ADKArduino EthernetArduino Mega 2560

Arduino RobotArduino MiniArduino NanoLilyPad Arduino SimpleLilyPad Arduino SimpleSnapLilyPad ArduinoLilyPad Arduino USBArduino Pro MiniArduino FioArduino Pro

09/12/2014Juan Vargas Ferrer65AplicacionesEl mdulo Arduino ha sido usado como base en diversas aplicaciones electrnicas:

Xoscillo: Osciloscopio de cdigo abierto.Equipo cientfico para investigaciones.Arduinome: Un dispositivo controlador MIDI.OBDuino: un econmetro que usa una interfaz de diagnstico a bordo que se halla en los automviles modernos.09/12/2014Juan Vargas Ferrer66Humane Reader: dispositivo electrnico de bajo coste con salida de seal de TV que puede manejar una biblioteca de 5000 ttulos en una tarjeta microSD.The Humane PC: equipo que usa un mdulo Arduino para emular un computador personal, con un monitor de televisin y un teclado para computadora.Ardupilot: software y hardware de aeronaves no tripuladas.ArduinoPhone: un telfono mvil construido sobre un mdulo Arduino.Impresoras 3D.

09/12/2014Juan Vargas Ferrer67Lenguaje de programacin ArduinoLa plataforma Arduino se programa mediante el uso de un lenguaje propio basado en el lenguaje de programacin de alto nivel Processing. Sin embargo, es posible utilizar otros lenguajes de programacin y aplicaciones populares en Arduino, debido a que Arduino usa la transmisin serial de datos soportada por la mayora de los lenguajes mencionados. Para los que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los mensajes enviados por ambas partes para permitir una comunicacin fluida. 09/12/2014Juan Vargas Ferrer68Algunos ejemplos son:

C, C++, C#JavaMathematicaMatlabPhpProccessingPhytonScratch for ArduinoVisual Studio .Net09/12/2014Juan Vargas Ferrer69myRIOQu es NI myRIO?Es un sistema de diseo embebido que ayuda a los estudiantes a realizar un diseo real y completo con todas las caractersticas de National Instruments en un dispositivo porttil, NI myRIO es recomendado para diseo final, pruebas mecatrnicas, pruebas de control, de robtica y pruebas de sistemas de control, tiene integracin con LabView, as como un procesador dual-core, conexin wifi y USB, en el, puedes programar en C/C++ que est al alcance de los estudiantes. 09/12/2014Juan Vargas Ferrer71Aplicaciones de NI myRIONI myRIO es usado en una variedad de aplicaciones acadmicas, para mejorar el aprendizaje de los estudiantes en la educacin de ingeniera. Ya sea que se utilice solo o combinado con complementos, NI miniSystems o sensores de terceros, NI myRIO puede ayudar a los estudiantes a aprender mltiples conceptos de ingeniera en un dispositivo. A continuacin puede encontrar recursos, sobre las maneras en que NI myRIO es usado para la enseanza en cada una de las siguientes reas.09/12/2014Juan Vargas Ferrer72Desarrollo de Proyectos AvanzadosCon la experiencia integrada de hardware y software en NI myRIO, los estudiantes pueden realizar proyectos funcionales y del mundo real en menor tiempo que con otras herramientas.

Comunidad de ideas de proyectosDispositivos internos y habilidades inalmbricasPrecios accesibles para proyectos de estudiantesCompatibilidad con sensores nuevos y existentes en el mercado09/12/2014Juan Vargas Ferrer73MecatrnicaEnsee mltiples disciplinas en un dispositivo, as los estudiantes aprenden todos los aspectos del desarrollo de sistemas.

Hasta 40 lneas de E/S digitales, 10 canales de entradas analgicas y 6 canales de salida analgica para conectividad a sensores y actuadoresReutilizable de un curso a otro y de un proyecto a otroPuerto USB y Wi-Fi interno para conectividad a dispositivos USB09/12/2014Juan Vargas Ferrer74ControlLos estudiantes pueden ir fcilmente de la teora a la simulacin con NI myRIO. Con procesamiento en tiempo real y conectividad a sensores y actuadores, los estudiantes pueden aprender en la misma plataforma que usarn posteriormente para disear proyectos.

Ensee mltiples aplicaciones de control en un dispositivoCambie fcilmente entre la simulacin y la implementacin del mundo realEnsee conceptos a los estudiantes, con la misma tecnologa que usarn posteriormente para construir sistemas avanzados.09/12/2014Juan Vargas Ferrer75RobticaConstruya y experimente con aplicaciones de robtica tan simples o tan complejas como las habilidades de los estudiantes. Use la herramienta de comunicacin inalmbrica integrada y las E/S disponibles para el monitoreo de datos y deteccin.

Sistema Xilinx Zynq en un chip (SOC) que ejecuta un SO Linux en tiempo realFormato compactoRequerimientos de potencia de 6 a 16 V, 14W para aplicaciones porttiles energizadas con batera09/12/2014Juan Vargas Ferrer76EmbebidoNI myRIO est equipado con un FPGA Xilinx Zynq integrado y procesador ARM Cortex-A9, para que los estudiantes puedan programar E/S personalizadas e implementar procesamiento en tiempo real en un dispositivo.

Programe el procesador con LabVIEW o C/C++Simplifique la programacin FPGA con el software grfico NI LabVIEWPersonalice su plataforma, con una biblioteca descargable de configuraciones para FPGA09/12/2014Juan Vargas Ferrer77

09/12/2014Juan Vargas Ferrer78Fuentes de Informacinhttp://www.mikroe.com/chapters/view/79/capitulo-1-el-mundo-de-los-microcontroladores/ http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador_PIC http://web.ing.puc.cl/~mtorrest/downloads/pic/tutorial_pic.pdf http://perso.wanadoo.es/pictob/micropic.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Field_Programmable_Gate_Array http://hipertextual.com/2010/09/fpga-y-el-sorprendente-poder-del-hardware-reconfigurable http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino http://www.ni.com/myrio/what-is/esa/

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