Los sistemas empotrados o embebidos (SSEE) son una solución fundamental para desarrollar sistemas de control en tiempo real y para el procesado intensivo de señales y constituyen una herramienta fundamental que debe conocer cualquier ingeniero de sistemas. En esta asignatura el alumno aprenderá técnicas, hardware y software, asociadas a los sistemas empotrados y se analizarán las diferentes estrategias comerciales. Esto permitirá al alumno comparar y seleccionar el dispositivo más adecuado para afrontar problemas de control o procesado, cumpliendo requisitos particulares como: coste, consumo, tiempo real, cómputo intensivo, etc.

La asignatura se encuentra enfocada al aprendizaje de conceptos básicos de programación de microcontroladores. Esto se plasmará en el uso de herramientas de programación y depuración utilizando un simulador. También se muestra una visión del hardware electrónico con el que se construyen los sistemas empotrados permitiendo así una formación integral en todo el proceso de concepción y diseño del sistema. Como ejercicio de programación , el alumno manejará un sistema de desarrollo especifico de un fabricante (Microchip), por facilitar éste las herramientas de desarrollo, pero teniendo en cuenta que todos los fabricantes disponen de sistemas semejantes.

Además, con el objetivo de que el alumno pueda experimentar de forma real el diseño y programación de un pequeño sistema empotrado, al alumno se le proporcionará al comienzo del cuatrimestre una tarjeta de desarrollo, en base a la cual deberá crear como trabajo final un sistema empotrado orientado a algunos de los puntos en los que se centra el Máster (control, sensores/acuadores, robótica, visión, inteligencia artificial, etc.)

Por lo tanto, esta asignatura permite el desarrollo práctico de los conceptos teóricos que se imparten en otras asignaturas del Máster, como son:

• Procesado de señales.
• Visión por computador.
• Sensores y actuadores.
• Robótica industrial.
• Robots autónomos.
• Automatización industrial.

y, además, los conocimientos adquiridos en esta asignatura pueden facilitar el desarrollo de las asignaturas de prácticas del Máster:

• Prácticas de instrumentación y control.
• Prácticas de computación y robótica.

Se asume que los alumnos que cursen esta asignatura tienen conocimientos previos similares a los que se imparten en las asignaturas de grado relacionadas con la electrónica digital, la programación a bajo nivel, la arquitectura de computadores, los periféricos e interfaces y el tratamiento digital de señales.

Es requisito tener un cierto manejo de inglés técnico, principalmente, a nivel de lectura ya que la mayor parte de las referencias bibliográficas están en inglés.

Los dos profesores que forman parte del equipo docente de la asignatura tienen amplia experiencia docente, actúan de forma coordinada y comparten responsabilidades. La tutorización se hará mediante el curso virtual y los foros creados para ello. Se hará un seguimiento de los trabajos prácticos entregados por los alumnos. El alumno podrá ponerse en contacto directo con el equipo docente en los despachos, teléfonos y correos electrónicos siguientes: 

Moreno Salinas, David; dmoreno@dia.uned.es

Martes de 10:00 a 14:00 horas.

Tfno: 913987942; Despacho 6.14; ETSI Informática. UNED.

Sánchez Moreno, José; jsanchez@dia.uned.es

Martes de 10:00 a 14:00 horas.

Tfno: 913987146; Despacho 5.11; ETSI Informática. UNED.

Competencias Básicas:

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales:

CG01 - Adquirir capacidad de iniciativa y motivación; planificación y organización; y manejo adecuado del tiempo.

CG02 - Ser capaz de seleccionar y manejar adecuadamente los conocimientos, recursos y estrategias cognitivas de nivel superior apropiados para el afrontamiento y resolución de diverso tipo de tareas/problemas con distinto nivel de complejidad y novedad: análisis y síntesis.

CG03 - Ser capaz de aplicar los conocimientos a la práctica y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos.

CG04 - Ser capaz de desarrollar pensamiento creativo, razonamiento crítico y tomar decisiones

CG05 - Ser capaz de seguir, monitorizar y evaluar el trabajo propio o de otros, aplicando medidas de mejora e innovación.

CG06 - Ser capaz de comunicarse y expresarse, tanto oralmente como por escrito, en castellano y otras lenguas, con especial énfasis en inglés

CG07 - Desarrollar capacidades en comunicación y expresión matemática, científica y tecnológica

CG08 - Ser capaz de utilizar las herramientas y recursos de la Sociedad del Conocimiento: manejo de las TIC, búsqueda de información relevante, gestión y organización de la información, recolección de datos, el manejo de bases de datos y su presentación.

Competencias Específicas:

CE01 - Abordar el tratamiento de procesos industriales, aeronáuticos o navales de distinta tecnología (mecánicos, electrónicos, sociales, ...) recurriendo a diferentes soluciones.

CE02 - Montar sistemas de control sobre procesos reales, incluyendo sensores, actuadores, fusión de datos, comunicaciones, microcontroladores, etc.

CE03 - Ser capaz de realizar búsquedas bibliográficas y de documentación técnica para la resolución de problemas

• Capacidad de seleccionar el microcontrolador, microprocesador o DSP que mejor se adapte a una determinada aplicación.
• Analizar e interpretar las prestaciones e información proporcionada por los diferentes fabricantes de semiconductores.
• Capacidad para diseñar un esquema electrónico de una tarjeta basada en microcontrolador que forme parte de un sistema más amplio.
• Capacidad de identificar las señales que proporcionan los diferentes sensores interconectados a los sistemas empotrados.
• Conocer las técnicas de conversión analógica a digital y viceversa.
• Capacidad de entender las diferentes técnicas de procesamiento digital de las señales, mediante sistemas embebidos.

La asignatura se impartirá conforme a la metodología no presencial que caracteriza a la UNED, en la cual prima el autoaprendizaje del alumno, pero asistido por el profesor y articulado a través de diversos sistemas de comunicación docente-discente. Dentro de estos sistemas, cabe destacar que el Máster se imparte con apoyo en una plataforma virtual interactiva de la UNED donde el alumno encuentra tanto materiales didácticos básicos como materiales didácticos complementarios, informaciones, ejercicios y también permite la evaluación correspondiente a las diferentes materias.

La metodología prevista para esta asignatura incluye: la lectura y el estudio de los contenidos teóricos del temario y el trabajo autónomo para la realización obligatoria de las tres actividades de evaluación a distancia.

Los contenidos teóricos de la asignatura “Sistemas Empotrados"  se organizan en cuatro bloques:

• Bloque 1. Introducción a los sistemas empotrados.
• Bloque 2. Microcontroladores. 
• Bloque 3. Procesadores digitales de señal (DSP)
• Bloque 4. System On Chip (SoC).

El plan de trabajo sugerido por el equipo docente consta de los siguientes puntos:

• Semana 1: Estudio de los materiales del bloque 1.
• Semanas 2 y 3: Estudio de los materiales del bloque 2.
• Semanas 4 a 6: Realización de la actividad 1. 
• Semana 7: Estudio del bloque 3
• Semana 8: Realización de la actividad 2.
• Semanas 9 a 12: Realización de la actividad 3 y lectura del bloque 4.

Los materiales necesarios para abordar el estudio de los bloques y los enunciados de las actividades se publican en el curso virtual al comienzo del cuatrimestre.

Este curso no sigue ningún libro en particular, aunque gran parte de las ideas y prácticas que se exponen se pueden encontrar más desarrolladas en:

• "Computers as Components, 3rd edition", Marilyn Wolf; Morgan Kaufmann, 2012 (ISBN-13: 978-0-1238-8436-7).
• "Making Embedded Systems", E. White; O'Reilly Media, Inc., 2011 (ISBN-13: 978-1-4493-0214-6).
• "Software Engineering for Embedded Systems", Robert Oshana, Newnes, 2019 (ISBN-10: 0-12-809433-8). DOI: 10.1016/C2015-0-06188-3.

Textos más centrados en aspectos prácticos de la construcción de un sistema embebido utilizando un microprocesador o microcontrolador determinado son :

• "Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers, 2º edition", Tim Wilmshurst, Newnes, 2010 (ISBN-13: 978-6-61-266610-0). DOI: 10.1016/C2009-0-06386-7.
• "Interfacing PIC Microcontrollers, 2º edition", Martin P. Bates, Newnes, 2014 (ISBN-13: 978-0-08-099363-8, Web ISBN-13: 978-0-08-099372-0). DOI: doi.org/10.1016/C2012-0-02690-7.
• “PIC Microcontrollers, 3^st edition”, Martin P. Bates, Newnes, 2012. (ISBN-13: 978-0-08-096911-4). DOI: 10.1016/C2010-0-65255-2.

Y una selección de textos sobre Arduino que pueden ser interesantes para la realización del trabajo práctico son:

• Learn Electronics with Arduino", Eric Hagan, Jody Culkin, Maker Media, Inc, 2017 (ISBN-13: 978-1-6804-5374-4).
• "Learn Electronics with Arduino", Don Wilcher, Apress, 2012 (ISBN-10: 1-4302-4266-3, ISBN-13: 978-1-4302-4266-6).
• "Pro Arduino", Rick Anderson; Dan Cervo, Apress, 2013 (ISBN-10: 1-4302-3939-5, ISBN-13: 978-1-4302-3939-0).
• "Beginning Arduino, 2º edition", Michael McRoberts, Apress, 2013 (ISBN-10: 1-4302-5016-X, Print ISBN-13: 978-1-4302-5016-6).
• "Arduino Workshop, 2º edition", John Boxall, No Starch Press, 2021 (ISBN-10: 1-0981-2897-4).
• "Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry, 2º edition", Jeremy Blum, John Wiley & Sons, 2020 (ISBN-13: 978-1-1194-0537-5 ).
• "Beginning Sensor Networks with XBee, Raspberry Pi, and Arduino: Sensing the World with Python and MicroPython", Charles Bell, Apress, 2020 (ISBN: 978-1-4842-5795-1). DOI: 10.1007/978-1-4842-5796-8.
• "Raspberry Pi 3 Home Automation Projects", Shantanu Bhadoria, Ruben Oliva Ramos, Packt Publishing, 2017 (ISBN: 978-1-783-283873).

Todos estos textos y muchos más relacionados con los contenidos de esta asignatura se pueden localizar en las colecciones de libros electrónicos O’Reilly for Higher Education, Springer y Elsevier accesibles a través de la biblioteca de la UNED.

Durante el curso se suministrarán referencias técnicas para profundizar en los aspectos que se tratan. Algunas referencias útiles son:

• Microchip, https://www.microchip.com
• Texas Instruments, https://www.ti.com
• PROTEUS, https://www.labcenter.com
• Arduino, https://www.arduino.cc
• Arduino y Matlab, https://es.mathworks.com/hardware-support/arduino-matlab.html
• Arduino y Simulink, https://es.mathworks.com/hardware-support/arduino-simulink.html
• Raspberry Pi y Matlab, httpss://es.mathworks.com/hardware-support/raspberry-pi-matlab.html
• Raspberry Pi y Simulink, httpss://es.mathworks.com/hardware-support/raspberry-pi-simulink.html
• Android y Matlab, httpss://es.mathworks.com/hardware-support/android-sensor.html
• Android y Simulink, httpss://es.mathworks.com/hardware-support/android-programming-simulink.html.

Se dispone de un curso virtual donde se proporciona información, orientación y ejemplos, así como material para poder realizar los trabajos y prácticas de la asignatura. Además, la UNED dispone de acceso a varias colecciones de libros electrónicos sobre diseño, desarrollo, programación y validación de Sistemas Empotrados que se encuentra a disposición de todos los alumnos matriculados en el Máster a través de la web de la biblioteca.