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¿Qué es un Sistema Embebido?

Un sistema embebido es una combinación de hardware y software de computadora diseñado para una función específica. Los sistemas integrados también pueden ejecutarse dentro de sistemas más grandes. El sistema puede ser programable o tener una funcionalidad fija. La maquinaria industrial, los productos electrónicos de consumo, los equipos agrícolas y de la industria de procesos, los automóviles, los equipos médicos, las cámaras, los relojes digitales, los electrodomésticos, los aviones, las máquinas expendedoras y los juguetes, y los dispositivos móviles son ubicaciones posibles para los sistemas integrados.

Aunque los sistemas integrados son sistemas informáticos, pueden variar desde ninguna interfaz de usuario (UI) (por ejemplo, en dispositivos diseñados para realizar una sola tarea) hasta interfaces gráficas de usuario (GUI) complejas (por ejemplo, en dispositivos móviles) . La interfaz de usuario puede incluir botones, LED (diodos emisores de luz) y sensores de pantalla táctil. Algunos sistemas también utilizan una interfaz de usuario remota.

Los sistemas integrados se utilizan en una amplia variedad de tecnologías en una variedad de industrias.

COCHE Los coches modernos a menudo constan de muchas computadoras (a veces hasta 100) o sistemas integrados diseñados para realizar diferentes tareas dentro del coche. Algunos de estos sistemas realizan funciones básicas de utilidad, mientras que otros brindan entretenimiento o funciones orientadas al usuario. Algunos de los sistemas incorporados en los vehículos de consumo incluyen control de crucero, sensores de respaldo, controles de suspensión, sistemas de navegación y sistemas de bolsas de aire.

Teléfono celular Se componen de muchos sistemas integrados, incluido el software y el hardware de la GUI, el sistema operativo (SO), las cámaras, los micrófonos y los módulos de E/S (entrada/salida) USB (bus serie universal).

Máquinas industriales Pueden contener sistemas integrados, como sensores, o ser sistemas integrados en sí mismos. Las máquinas industriales a menudo tienen sistemas de automatización integrados que realizan funciones específicas de monitoreo y control.

Equipos médicos Pueden contener sistemas integrados, como sensores, o ser sistemas integrados en sí mismos. Las máquinas industriales a menudo tienen sistemas de automatización integrados que realizan funciones específicas de monitoreo y control.

Equipos médicos Estos pueden contener sistemas integrados como sensores y mecanismos de control. Los equipos médicos, como las máquinas industriales, también deben ser muy humanos para que la salud humana no se vea comprometida por errores prevenibles de las máquinas. Esto significa que a menudo incluirán un sistema operativo más complejo y una GUI diseñada para una IU adecuada.

¿Cómo funcionan los sistemas integrados?

Los sistemas integrados siempre funcionan como parte de un dispositivo completo; eso es lo que significa el término "integrado". Son computadoras pequeñas, de bajo costo y bajo consumo integradas en otros sistemas mecánicos o eléctricos. Generalmente, incluyen procesadores, fuentes de alimentación, memoria y puertos de comunicación. Los sistemas integrados utilizan puertos de comunicación para transferir datos entre el procesador y los dispositivos periféricos (generalmente otros sistemas integrados) a través de protocolos de comunicación. El procesador interpreta estos datos con un software mínimo almacenado en la memoria. El software suele ser muy específico para la función que cumple el sistema integrado.

Por lo general, los sistemas integrados se utilizan en entornos operativos en tiempo real y utilizan un sistema operativo en tiempo real (RTOS) para comunicarse con el hardware. Los enfoques casi en tiempo real se aplican a niveles más altos de funcionalidad de chip, definidos por diseñadores que creen cada vez más que los sistemas son generalmente lo suficientemente rápidos y que las tareas pueden tolerar cambios leves en la respuesta. En estos casos, normalmente se implementa una versión simplificada del sistema operativo Linux, aunque otros sistemas operativos se han reducido para ejecutarse en sistemas integrados, incluidos Java Embedded y Windows IoT (anteriormente conocido como Windows Embedded).

Características de los sistemas integrados

La principal característica de los sistemas embebidos es que son específicos para cada tarea.

Además, los sistemas embebidos también tienen las siguientes características:

Por lo general, consta de hardware, software y firmware;

Pueden integrarse en sistemas más grandes para realizar funciones específicas, ya que están diseñados para tareas especializadas dentro del sistema en lugar de varias tareas;

Puede estar basado en un microprocesador o en un microcontrolador: ambos son circuitos integrados que proporcionan potencia informática al sistema;

A menudo se utiliza para detección y computación en tiempo real en dispositivos de Internet de las cosas (IoT), que son dispositivos conectados a Internet que no requieren la acción del usuario;

pueden variar en complejidad y funcionalidad, lo que afecta el tipo de software, firmware y hardware que utilizan; y A menudo se les exige que realicen sus funciones con limitaciones de tiempo para mantener en funcionamiento el sistema más grande.

Estructura de Sistemas Embebidos

Los sistemas integrados varían en complejidad, pero generalmente constan de tres elementos principales:

Hardware El hardware de los sistemas integrados se basa en microprocesadores y microcontroladores. Un microprocesador es muy similar a un microcontrolador y generalmente se refiere a una CPU (unidad central de procesamiento) integrada con otros componentes informáticos básicos, como chips de memoria y procesadores de señales digitales (DSP). Los microcontroladores tienen estos componentes integrados en un solo chip.

Software y firmware El software del sistema integrado varía en complejidad. Sin embargo, los microcontroladores de grado industrial y los sistemas IoT integrados a menudo ejecutan un software muy simple y requieren poca memoria.
sistema operativo en tiempo real. Estos no siempre se incluyen en los sistemas integrados, especialmente en los pequeños. Un RTOS define cómo funciona el sistema al monitorear el software y establecer reglas durante la ejecución del programa.

Tendencias de sistemas integrados

Si bien algunos sistemas integrados pueden ser relativamente simples, se están volviendo cada vez más complejos, y cada vez más sistemas integrados ahora pueden reemplazar la toma de decisiones humana o proporcionar una funcionalidad más allá de lo que los humanos pueden proporcionar. Por ejemplo, algunos sistemas de aviación, incluidos los utilizados en drones, pueden integrar datos de sensores y actuar sobre esa información más rápido que los humanos, lo que permite nuevos tipos de capacidades operativas.

Se espera que los sistemas integrados continúen creciendo rápidamente, impulsados ​​en gran parte por el Internet de las cosas. Se espera que la expansión de las aplicaciones de IoT, como dispositivos portátiles, drones, hogares inteligentes, edificios inteligentes, videovigilancia, impresoras 3D y transporte inteligente, impulse el crecimiento de los sistemas integrados.

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