Los sistemas empotrados o embebidos (SSEE) son una solución actual para sistemas de control en tiempo real y para el procesado intensivo de señales. 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 técnicas y metodologías de programación de sistemas empotrados. Esto se plasmará en el uso de herramientas de programación y depuración sobre microcontroladores. También se muestra una visión del hardware con el que se construyen los sistemas empotrados permitiendo así una formación integral en todo el proceso de concepción y diseño del sistema.

Los sistemas empotrados son una herramienta fundamental para todo ingeniero informático. Esta asignatura proporciona los conocimientos necesarios para poder elegir el hardware más apropiado para resolver el problema de control, instrumentación, procesado de señal o robótica al que nos enfrentemos. Por tanto esta asignatura facilitará el desarrollo práctico de las teorías que se imparten en otras asignaturas propias de los grados y másteres en informática, como son:

• Visión por computador
• Sensores y actuadores
• Robótica industrial
• Robots autónomos
• Automatización industrial
• Domótica
• Redes de comunicación
• Telefonía móvil

Dentro del plan de estudios del Máster en Ingeniería Informática de la UNED, esta asignatura es obligatoria, con una extensión de 6 ECTS y se encuentra ubicada en el módulo de “Tecnologías Informáticas” que se imparte en el segundo semestre.

Las competencias de esta asignatura se pueden consultar en la guía del Máster.

Se asume que los alumnos que cursen esta asignatura tienen conocimientos previos similares a los que se imparten en las asignaturas de grado de la UNED relacionadas con la electrónica digital, la programación a bajo y alto nivel, la arquitectura de computadores, los periféricos e interfaces, y que han realizado al menos un trabajo de fin de grado en informática.

Además es necesario dominar el inglés técnico (leer y escribir) para manejar con facilidad las fuentes bibliográficas

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 y pruebas de evaluación 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
C/ Juan del Rosal 16
28040 Madrid

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

Martes de 10:00 a 14:00 horas.
Tfno: 913987146
Despacho 5.11
ETSI Informática. UNED
C/ Juan del Rosal 16
28040 Madrid

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:

G1 - Capacidad para proyectar, calcular y diseñar productos, procesos e instalaciones en todos los ámbitos de la ingeniería informática.

G2 - Capacidad para la dirección de obras e instalaciones de sistemas informáticos, cumpliendo la normativa vigente y asegurando la calidad del servicio.

G4 - Capacidad para el modelado matemático, cálculo y simulación en centros tecnológicos y de ingeniería de empresa, particularmente en tareas de investigación, desarrollo e innovación en todos los ámbitos relacionados con la Ingeniería en Informática.

G8 - Capacidad para la aplicación de los conocimientos adquiridos y de resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares, siendo capaces de integrar estos conocimientos.

Competencias Transversales:

CT1 - Capacidad para emprender y liderar proyectos innovadores en entornos científicos, tecnológicos y multidisciplinares.

CT2 - Capacidad para tomar decisiones y formular juicios basados en criterios objetivos (datos experimentales, científicos o de simulación disponibles).

Competencias Específicas:

TI8 - Capacidad de diseñar y desarrollar sistemas, aplicaciones y servicios informáticos en sistemas empotrados y ubicuos.

• Capacidad de seleccionar el microcontrolador, microprocesador, DSP (Digital Signal Processor), SOC (System On Chip) que mejor se adapte a una determinada aplicación.
• Analizar e interpretar las prestaciones e información proporcionada por los diferentes fabricantes de semiconductores.
• Conocer las técnicas de conversión analógica-digital y viceversa.
• Capacidad para diseñar un esquema basado en un microcontrolador que forme parte de un sistema más amplio.
• Capacidad de acondicionar las señales necesarias para interactuar con los diferentes tipos de sensores y actuadores que se pueden conectar a un sistema empotrado.
• Conocer y distinguir los diferentes estándares de comunicaciones en sistemas distribuidos por cable e inalámbricas.

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 en  Ingeniería Informática 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, noticias, ejercicios y también permite la evaluación correspondiente a las diferentes materias.

La metodología prevista para esta asignatura incluye: el estudio de los contenidos teóricos del texto base recomendado, la lectura de documentos para completar algunos puntos del temario, el trabajo autónomo o en equipo con las actividades de evaluación continua, el trabajo autónomo para la realización obligatoria de los trabajos prácticos basadas en el uso de los simuladores, y la realización de la prueba de evaluación presencial.

Los contenidos teóricos de la asignatura “Sistemas Empotrados"  se organizan en ocho temas:

• Tema 1: Introducción a los sistemas empotrados.
• Tema 2: Familias de microprocesadores.
• Tema 3: Estructura de una CPU.
• Tema 4: Plataformas de desarrollo.
• Tema 5: Análisis y diseño de programas para sistemas empotrados.
• Tema 6: Sistemas operativos en tiempo real.
• Tema 7: Técnicas de diseño de sistemas empotrados.
• Tema 8: Redes y multiprocesadores en sistemas empotrados.

y se corresponden, casi en su totalidad, con los contenidos del texto base recomendado, y que se indica a continuación:

            "Computers as Components, 3^rd edition"
            Marilyn Wolf
            Morgan Kaufmann, 2012
            Print ISBN-13: 978-0-12-388436-7
            Web ISBN-13: 978-0-12-388442-8

El texto se encuentra disponible de forma gratuita en la colección O’Reilly for Higher Education (New Safari) de la biblioteca de la UNED accesible a través de su sección de recursos electrónicos. También está disponible en el curso virtual dentro de la carpeta “Documentos públicos” en formato PDF.

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

• La lectura y comprensión del material teórico.
• Realización de actividades de evaluación a distancia.
• Realización de un trabajo práctico de programación con un simulador de un microntrolador (de carácter obligatorio y cuya no entrega supone el suspenso directo de la asignatura).
• Realización de una prueba presencial.

Los enunciados de las actividades de evaluación a distancia y del trabajo práctico con simuladores se publican en el curso virtual al comienzo del cuatrimestre.

PLAN DE TRABAJO ALTERNATIVO

Dado que se trata de una asignatura con un fuerte componente práctico, experimental y creativo, existe la opción, de forma voluntaria y siempre con la autorización del equipo docente, de reemplazar la realización de las actividades de evaluación continua y la práctica de programación con el simulador por un trabajo práctico con un sistema de desarrollo real (por ejemplo, Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone, etc.) El trabajo podrá realizarse de forma individual o en equipos de dos miembros. La prueba presencial no queda excluida de su realización.

Este trabajo práctico debe consistir en diseñar y programar un pequeño sistema empotrado mediante un kit de desarrollo (tarjeta, sensores, actuadores, componentes) que deberá ser adquirido de forma particular por el alumno o equipo.

El alumno o equipo será el responsable de proponer al equipo docente el prototipo a realizar mediante un documento en el que se deberá detallar el plan de actividades y los recursos software y hardware a utilizar. El equipo docente dará el visto bueno o no, y las correspondientes orientaciones para su realización o aprobación.

En caso de optar por este plan de trabajo y ser aceptada la propuesta de trabajo práctico obligatorio, la evaluación de los conocimientos adquiridos en la asignatura se realizará:

• Mediante la presentación del trabajo práctico (60% de la nota final)
• Mediante la prueba de evaluación presencial (40% de la nota final)

Este curso sigue el siguiente texto:

- "Computers as Components, 3rd edition", Marilyn Wolf; Morgan Kaufmann, 2012 (Print ISBN-13: 978-0-12-388436-7, Web ISBN-13: 978-0-12-388442-8)

El texto se encuentra disponible de forma gratuita en la colección O’Reilly for Higher Education (New Safari) que la biblioteca de la UNED tiene accesible a través de su sección de recursos electrónicos

httpss://buscador.biblioteca.uned.es

Gran parte de las ideas desarrolladas en el presente curso también pueden encontrarse en los siguientes textos:

• "Software Engineering for Embedded Systems", Robert Oshana, Newnes, 2019 (ISBN: 0-12-809433-8). DOI: 10.1016/C2015-0-06188-3.
• "Making Embedded Systems", E. White; O'Reilly Media, Inc., 2011 (ISBN-13: 978-1-4493-0214-6).

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 (Print 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, 3rd 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.

Además de la información que proporcionan todas estas referencias, en el curso virtual se colocará un conjunto de transparencias a modo de resumen del contenido del curso y explicando algún tema de interés adicional para el seguimiento de la asignatura.

Se dispone de un curso virtual donde se proporciona información y material para poder realizar los trabajos y pruebas de evaluación continua de la asignatura.

Además, la UNED dispone de una extensa colección 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.