22449. Sistemas Empotrados . Grupo 1

Identificación de la asignatura

Asignatura22449 - Sistemas Empotrados
Grupo Grup 1 ( Campus Digital )
Año académico 2018-19
Créditos6 créditos
Periodo de impartición Segundo semestre
Idioma de impartición Catalán
Titulación
  • Grado en Ingeniería Informática (Plan 2010) - Tercer curso
  • Grado en Ingeniería Informática (Plan 2014) - Tercer curso
  • Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática - Cuarto curso

Profesores

Profesor/aHorario de atención alumnos
Hora de inicioHora de finDía de la semanaFecha de inicioFecha de finDespacho/Edificio
Manuel Alejandro Barranco González
manuel.barrancomanuel.barranco@uib.esuib.es
(Responsable)
14:30h15:30h Martes 10/09/201804/02/2019 D115 Anselm Turmeda

Contextualización

Los sistemas empotrados (en catalán: sistemes encastats; en inglés: embedded systems) son una de las aplicaciones más frecuentes de los sistemas informáticos. En este tipo de sistemas, el computador forma parte de un sistema más complejo, cuya operación controla. La operación de un sistema empotrado generalmente debe satisfacer ciertos requisitos de tiempo real y, por ese motivo, debe diseñarse y evaluarse mediante técnicas específicas.

Requisitos

Segúnlo especificado en los planes de estudios de GEIN y de GEEI, no existe ningún requisito previo para cursar la asignatura de Sistemas Empotrados.

Sin embargo, a continuación se especificanuna serie de requisitos esenciales (muy recomendables) y recomendables.

Esenciales

Para realizar las prácticas es muy recomendable haber adquirido convenientemente las competencias trabajadas en las asignaturas Programación I (en el caso de GEIN) o Programación (en el caso GEEI). Más concretamente, es muy recomendable conocer el lenguaje de programación C.

Recomendables

Es interesante haber cursado las siguientes asignaturas: Estructura de Computadores I (en el caso de GEIN); Introducción a la informática industrial (en el caso de GEEI); Sistemas operativos (GEIN y GEEI); y Regulación automática, Automatización industrial y Control por computador (en el caso de GEEI).

Competencias

Específicas

  • CI202. Capacidad de desarrollar procesadores específicos y sistemas empotrados, así como desarrollar y optimizar el software de dichos sistemas.
  • CI205. Capacidad de analizar, evaluar y seleccionar las plataformas hardware y software más adecuadas para el soporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.
  • CI207 Capacidad de analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para el desarrollo y ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.
  • CI208 Capacidad para diseñar, desplegar, administrar y gestionar redes de computadores.

Genéricas

  • CTR01. Capacidad de análisis y síntesis, de organización, de planificación y de toma de decisiones.
  • CTR02. Capacidad de análisis crítico y de propuesta y aplicación de nuevas soluciones.
  • CTR03. Capacidad para adquirir de forma autónoma nuevos conocimientos.
  • CTR04. Capacidad para la búsqueda de recursos y de gestión de la información en el ámbito de la informática.
  • CTR07. Capacidad para comunicar conceptos propios de la informática de manera oral y escrita en diferentes ámbitos de actuación.
  • CTR08. Capacidad para, en un nivel medio, comprender, hablar y escribir en lengua inglesa.

Básicas

Se pueden consultar las competencias básicas que el estudiante tiene que haber adquirido al finalizar el grado en la siguiente dirección: http://estudis.uib.cat/es/grau/comp_basiques/

Contenidos

Contenidos temáticos

Tema 1 Introducción (1 hora)

Definiciones y aspectos básicos sobre los Sistemas Empotrados

Definiciones y aspectos básicos sobrelos Sistemas de Tiempo Real, STR

Ejemplos de Sistemas Empotrados de Tiempo Real, SETR

Aspectos a considerar en el desarrollo de un SETR

Tema 2 Organización del Software de un SETR (3 horas)

Funciones, objetivos y estructura de un Sistema Operativo, SO

Arquitecturas de Sistemas Operativos

Sistemas Operativos de Tiempo Real, SOTR

SOs ejecutivos cíclicos

SOs de tareas concurrentes basados en eventos

Tema 3 Servicios básicos para ejecutar tareas concurrentes en SETRs (4 horas)

Acceso a información temporal.

Mecanismos de sincronización (con eventos periódicos y esporádicos) y exclusión mutua.

Declaración de tareas

Estructuras de datos de un planificador basado en prioridades.

Planificadores de prioridades fijas (dirigido por eventos, por ticks, híbrido).

Planificadores de prioridades dinámicas.

Tema 4 Planificación de tareas de Tiempo Real: modelo simple de tareas (5 horas)

Introducción a la teoría de la planificación

Modelo de simple de tareas

Estimación de tiempos de ejecución

Planificación de tareas de prioridades estáticas (RMO/A y DMO/A)

Planificación de tareas de prioridades dinámicas (EDF y LST)

Tema 5 Planificación de tareas de Tiempo Real: exclusión mutua (5 horas)

Interacción entre tareas y exclusividad mutua.

El problema de la inversión de prioridades.

Mecanismo de herencia de prioridades.

Protocolos de techo de prioridad.

Tema 6 Sistemas empotrados de control distribuidos (8 horas)

Caraterísticas de los sistemas empotrados de control distribuido.

El microcontrolador Arduino: arquitectura general.

Programación de la interacción con los periféricos mediante librerías: LEDs, botones, interrupcioens, conversor analógico/digital, timers, puerto serie, controlador CAN.

Programación de tareas concurrentes sobre un Sistema Operativo Empotrado de Tiempo Real.

Tema 7 Comunicaciones para sistemas empotrados distribuidos (5 horas)

Sistemas de control distribuidos y su problemática

Comunicaciones de tiempo real

Características esenciales de las redes para sistemas empotrados distribuidos

El concepto de bus de campo

El bus Controller Area Network (CAN): protocolo y arquitectura

Tema 8 Planificación de tareas de Tiempo Real: jitter y plazos arbitrarios (4 horas)

Release jitter.

Plazos arbitrarios.

Tema 9 Gestión de la ejecución de conjuntos de tareas híbridos: tareas hard / firm / soft (4 horas)

Modelo foreground / background

Servidores de tareas no críticas

Servidores que preservan el ancho de banda

Tema 10 Introducción al Internet of Things (IOT) (2 horas)

Conceptos básicos

Los 4 pilares del IOT

Integración vertical

Metodología docente

En este apartado se describen las actividades de trabajo presencial y no presencial (o autónomo) previstas en la asignatura para desarrollar y evaluar las competencias establecidas anteriormente. Con el propósito de favorecer la autonomía y el trabajo personal del alumno, la asignatura forma parte del proyecto Campus Extens. Este proyecto incorpora el uso de herramientas telemáticas para conseguir una enseñanza universitaria flexible y a distancia. De esta forma y mediante el uso de la plataforma de teleeducación Moodle, el alumno dispondrá de un medio de comunicación en línea y a distancia con el profesor; un calendario con noticias de interés; documentos electrónicos y enlaces a Internet, y propuestas de prácticas y problemas.

Actividades de trabajo presencial (2,4 créditos, 60 horas)

ModalidadNombreTip. agr.DescripciónHoras
Clases teóricas Clases magistrales Grupo grande (G)

Mediante el método expositivo el profesor establecerá los fundamentos teóricos y prácticos sobre los diferentes aspectos tratados en las unidades didácticas que componen la asignatura. Además, para cada unidad didáctica, se dará información sobre el método de trabajo aconsejable y el material didáctico adicional que el alumno deberá utilizar para preparar de forma autónoma los contenidos. Las clases teóricas consistirán en sesiones de 1 o 2 horas a lo largo del semestre, que alternarán la exposición de contenidos con la resolución de ejercicios y problemas.

43
Clases prácticas Talleres guiados de programación de microcontroladores Grupo mediano (M)

Se organizará a los estudiantes en grupos de prácticas. Mediante el método de aprendizaje basado en problemas, los alumnos de cada grupo deberán resolver un conjunto de problemas prácticos de dificultad creciente. El objetivo de estos talleres es facilitar la comprensión de los conceptos teóricos vistos en clase, en particular sobre Salvo OS y el bus CAN, así como ampliar los conocimientos del alumnado para la realización de la 'Práctica final'.

Al final del curso cada integrante de cada grupo deberá defender oralmente esta 'Práctica final' frente al profesor; en particular, el alumno tendrá que responder a preguntas sobre el diseño y la implementación de la solución aportada.

12
Evaluación Examen parcial (II) Grupo grande (G)

El alumno realizará un segundo examen al acabar el semestre en el que se evaluarán los contenidos no incluidos en el Examen Parcial (I). El criterio numérico de evaluación se adjuntará con el enunciado de la prueba.

3
Evaluación Examen parcial (I) Grupo grande (G)

El alumno realizará un examen parcial aproximadamente a mediados de semestre. Esta evaluación permitirá valorar si el alumno ha comprendido la teoría y si sabe aplicar correctamente los procedimientos y técnicas relacionados con los diferentes aspectos de la materia vistos hasta ese momento. El criterio numérico de evaluación se adjuntará con el enunciado de la prueba.

2

Al inicio del semestre estará a disposición de los estudiantes el cronograma de la asignatura a través de la plataforma UIBdigital. Este cronograma incluirá al menos las fechas en las que se realizarán las pruebas de evaluación continua y las fechas de entrega de los trabajos. Asimismo, el profesor o la profesora informará a los estudiantes si el plan de trabajo de la asignatura se realizará a través del cronograma o mediante otra vía, incluida la plataforma Campus Extens.

Actividades de trabajo no presencial (3,6 créditos, 90 horas)

ModalidadNombreDescripciónHoras
Estudio y trabajo autónomo individual Estudio para asimilar la teoría expuesta en clase. Resolución de ejercicios y problemas

Cada alumno deberá dedicar cierto tiempo a asimilar los contenidos teóricos impartidos por el profesor en las clases magistrales, y a resolver los ejercicios y problemas propuestos. Parte de estos ejercicios / problemas serán resueltos por el profesor o por los alumnos en clase.

45
Estudio y trabajo autónomo individual Asistencia voluntaria a sesiones de #somEPS

Los alumnos tienen la posibilidad de asistir, voluntariamente, a las sesiones #somEPS (http://eps.uib.es/someps/) que el profesor recomiende a través de Aula Digital.

Los alumnos que asistan a estas sesiones deberán justificarlo mediante los certificados de asistencia correspondientes, y deberán redactar un breve informe en el que resumen el contenido de estas sesiones, y en el que expongan sus conclusiones personales.

Los alumnos que realicen esta actividad obtendrán una puntuación extra para la Práctica final entre [0.5, 1.5] puntos.

5
Estudio y trabajo autónomo en grupo Práctica final

Agrupados en parejas, los alumnos deberán realizar una 'Práctica final'. Mediante esta ùltima práctica, el alumno deberá demostrar que ha adquirido los conocimientos y las destrezas que se han trabajado en los talleres guiados. Cada grupo deberá entregar los programas junto con sus correspondientes informes para evaluar su corrección. También se evaluará la calidad de los informes.

40

Riesgos específicos y medidas de protección

Las actividades de aprendizaje de esta asignatura no conllevan riesgos específicos para la seguridad y salud de los alumnos y, por tanto, no es necesario adoptar medidas de protección especiales.

Evaluación del aprendizaje del estudiante

El itinerario "A" está adaptado a las personas que pueden asistir a clase y a aquellas que no. Los alumnos se comprometen a realizar todas las actividades incluidas en el itinerario "A".

El alumno obtendrá una calificación entre 0 y 10 en cada actividad evaluable. Para superar la asignatura se han de obtener las siguientes calificaciones mínimas:

(1) 5 puntos sobre 10 en el ?Examen parcial I?,

(2) 5 puntos sobre 10 en el ?Examen parcial II?,

(3) 5 puntos sobre 10 en la ?Práctica final?,

(4) 5 puntos sobre 10 en los ?Talleres guiados?, mediante la defensa oral de la ?Práctica final?

(5) 5 puntos sobre 10 en la calificación final tras realizar la suma ponderada de todas las actividades de evaluación que se proponen. Es decir, 0.30 * ?Examen parcial I? + 0.30 * ?Examen parcial II? + 0.30 * ?Práctica final? + 0.10 * ?Talleres guiados? debe ser mayor o igual a 5

Aquel alumno que NO haya obtenido una nota mínima de 5 en alguno de los exámenes parciales, podrá intentar recuperarlo en el periodo de evaluación extraordinaria.

Aquel alumno que no supere la 'Práctica final' o los 'Talleres guiados' (defensa oral de la práctica final) tendrá suspendida la parte práctica de la asignatura. Podrá intentar recuperar esta parte entregando y defendiendo oralmente, dentro del periodo de recuperación y en la fecha concreta que se le indique, una nueva práctica que se le propondrá con la debida antelación.

Es IMPORTANTE notar que en principio un alumno que haya suspendido la asignatura se podrá presentar ÚNICAMENTE a la recuperación de aquellas pruebas de evaluación que tenga suspendidas (aquellas en las NO haya obtenido una nota mínima de 5). Es decir, un alumno NO puede presentarse de nuevo a una prueba de evaluación que ya haya aprobado, sea ésta el ?Examen parcial I?, el ?Examen parcial II?, la ?Práctica final?, o los ?Talleres guiados? (defensa oral), con el fin de subir nota; a no ser que solicite por adelantado que sea evaluado como ?no presentado? en una o algunas de las pruebas recuperables (renunciando a la/s calificación/es obtenidas) según lo dispuesto en el Capítulo IV, Artículo 34, Punto 2 del Reglamento Académico.

La calificación de No Presentado se atendrá al Capítulo IV, Artículo 34, Punto 2 del Reglament Acadèmic.

No se permite la convocatoria anticipada para la evaluación de esta asignatura.

De acuerdo con el artículo 33 del Reglamento Académico, "con independencia del procedimiento disciplinario que se pueda seguir contra el estudiante infractor, la realización demostradamente fraudulenta de alguno de los elementos de evaluación incluidos en guias docentes de las asignaturas comportará, a criterio del profesor, una minusvaloración en la calificación que puede suponer la cualificación de «suspenso 0» en la evaluación anual de la asignatura".

Talleres guiados de programación de microcontroladores
Modalidad Clases prácticas
Técnica Pruebas orales ( recuperable )
Descripción

Se organizará a los estudiantes en grupos de prácticas. Mediante el método de aprendizaje basado en problemas, los alumnos de cada grupo deberán resolver un conjunto de problemas prácticos de dificultad creciente. El objetivo de estos talleres es facilitar la comprensión de los conceptos teóricos vistos en clase, en particular sobre Salvo OS y el bus CAN, así como ampliar los conocimientos del alumnado para la realización de la 'Práctica final'.

Al final del curso cada integrante de cada grupo deberá defender oralmente esta 'Práctica final' frente al profesor; en particular, el alumno tendrá que responder a preguntas sobre el diseño y la implementación de la solución aportada.

Criterios de evaluación

Los alumnos deberán defender oralmente y de forma individual la práctica final propuesta tras la realización de los talleres guiados, a fin de demostrar la consecución de los objetivos de aprendizaje de las prácticas.
A continuación se especifican las competencias que se evalúan con esta actividad: CI202, CI205, CI207,CI208, CTR02, CTR03, CTR04, CTR07 y CTR08.
Los criterios de evaluación son:
- Claridad y la precisión de las explicaciones y las respuestas dadas por el alumno a las preguntas del profesor.
- Habilidad y precisión del alumno/a a la hora de explicar oralmente tanto los programas que elabore para resolver los problemas propuestos en los talleres previos, como el programa entregado en la práctica final.
- Capacidad para explicarles a los compañeros cómo solucionar los problemas planteados.
- Iniciativa a la hora de proponer soluciones a los problemas planteados.
- Espíritu autocrítico y esfuerzo.

Porcentaje de la calificación final: 10% con calificación mínima 5

Examen parcial (II)
Modalidad Evaluación
Técnica Pruebas de respuesta larga, de desarrollo ( recuperable )
Descripción

El alumno realizará un segundo examen al acabar el semestre en el que se evaluarán los contenidos no incluidos en el Examen Parcial (I). El criterio numérico de evaluación se adjuntará con el enunciado de la prueba.

Criterios de evaluación

Las competencias que se evalúan con esta actividad son las siguientes: CI202, CI205, CTR07, CTR02, CTR03, CTR04, CTR07.
Los criterios de evaluación son:
- Corrección y precisón a la hora de responder a preguntas teórico-prácticas enunciadas para valorar el grado de consecución de las citadas competencias.
- Adecuación de los procedimientos aplicados para resolver los ejercicios y problemas propuestos.
- Corrección y eficiencia (si fuera aplicable) de las soluciones de los ejercicios y problemas.
- Orden, claridad y precisión en la explicación de las soluciones de los ejercicios y problemas.
- Capacidad para, en un tiempo razonable, constestar las cuestiones de tipo test y aplicar los procedimientos para resolver los ejercicios propuestos.

Porcentaje de la calificación final: 30% con calificación mínima 5

Examen parcial (I)
Modalidad Evaluación
Técnica Pruebas de respuesta larga, de desarrollo ( recuperable )
Descripción

El alumno realizará un examen parcial aproximadamente a mediados de semestre. Esta evaluación permitirá valorar si el alumno ha comprendido la teoría y si sabe aplicar correctamente los procedimientos y técnicas relacionados con los diferentes aspectos de la materia vistos hasta ese momento. El criterio numérico de evaluación se adjuntará con el enunciado de la prueba.

Criterios de evaluación

Las competencias que se evalúan con esta actividad son las siguientes:CI202, CI205, CTR07, CTR02, CTR03, CTR04, CTR07.
Los criterios de evaluación son:
- Corrección y precisón a la hora de responder a preguntas teórico-prácticas enunciadas para valorar el grado de consecución de las citadas competencias.
- Adecuación de los procedimientos aplicados para resolver los ejercicios y problemas propuestos.
- Corrección y eficiencia (si fuera aplicable) de las soluciones de los ejercicios y problemas.
- Orden, claridad y precisión en la explicación de las soluciones de los ejercicios y problemas.
- Capacidad para, en un tiempo razonable, constestar las cuestiones de tipo test y aplicar los procedimientos para resolver los ejercicios propuestos.

Porcentaje de la calificación final: 30% con calificación mínima 5

Asistencia voluntaria a sesiones de #somEPS
Modalidad Estudio y trabajo autónomo individual
Técnica Informes o memorias de prácticas ( no recuperable )
Descripción

Los alumnos tienen la posibilidad de asistir, voluntariamente, a las sesiones #somEPS (http://eps.uib.es/someps/) que el profesor recomiende a través de Aula Digital.

Los alumnos que asistan a estas sesiones deberán justificarlo mediante los certificados de asistencia correspondientes, y deberán redactar un breve informe en el que resumen el contenido de estas sesiones, y en el que expongan sus conclusiones personales.

Los alumnos que realicen esta actividad obtendrán una puntuación extra para la Práctica final entre [0.5, 1.5] puntos.

Criterios de evaluación

ACLARACIÓN: Al tratarse de una actividad voluntaria para obtener una puntuación extra para la Práctica final, se especifica un peso del 0% sobre la calificación de la asignatura.

Las competencias que se evalúan con esta actividad son las siguientes: CI205, CI207, CTR02, CTR03, CTR04, CTR07

Los criterios de evaluación son:

- Completitud, claridad y orden de exposición del informe descriptivo.

- Corrección ortográfica del informe descriptivo tanto si se presenta en catalán como en castellano o inglés.

- Calidad del análisis crítico de las sesiones.

Porcentaje de la calificación final: 0% con calificación mínima 0

Práctica final
Modalidad Estudio y trabajo autónomo en grupo
Técnica Informes o memorias de prácticas ( recuperable )
Descripción

Agrupados en parejas, los alumnos deberán realizar una 'Práctica final'. Mediante esta ùltima práctica, el alumno deberá demostrar que ha adquirido los conocimientos y las destrezas que se han trabajado en los talleres guiados. Cada grupo deberá entregar los programas junto con sus correspondientes informes para evaluar su corrección. También se evaluará la calidad de los informes.

Criterios de evaluación

Las competencias que se evalúan con esta actividad son las siguientes: CI202, CI205, CI207, CI208, CTR01, CTR02, CTR03, CTR04, CTR07 y CTR08.
Los criterios de evaluación son:
- Corrección y completitud del programa presentado en la práctica final en función de los resultados obtenidos.
- Iniciativa a la hora de proponer soluciones a los problemas planteados.
- Espíritu autocrítico y esfuerzo.
- Legibilidad del código fuente del programa.
- Completitud, claridad y orden de exposición del informe descriptivo.
- Corrección ortográfica del informe descriptivo tanto si se presenta en catalán como en castellano o inglés.
- Para evitar malentendidos, se enuncia que aquellas prácticas que presenten una similitud exagerada a juicio del profesor, serán consideradas copiadas, y merecerán en ese caso la calificación de suspendido, sin detrimento de otras acciones academico-administrativas.

Porcentaje de la calificación final: 30% con calificación mínima 5

Recursos, bibliografía y documentación complementaria

Bibliografía básica

A. Burns, A. Wellings. Sistemas de Tiempo Real y Lenguajes de Programación . Addison Wesley, 2003

Bibliografía complementaria

Wolfhard Lawrenz. CAN System Engineering. From Theory to Practical Applications . Springer, 1997

Otros recursos

Estarán disponibles en la página web de la asignatura.