Módulos embebidos

 En la parte central se encuentra el microprocesador, microcontrolador, DSP, etc.,es decir la CPU o unidad que aporta inteligencia al sistema. Según el sistema puede incluir memoria interna o externa, un micro con arquitectura específica según requisitos.

Normalmente un sistema embebido interactúa continuamente con el entorno para vigilar o controlar algún proceso mediante una serie de sensores. Su hardware se diseña normalmente a nivel de chips, o de interconexión de PCBs, buscando la mínima circuitería y el menor tamaño para una aplicación particular.

Otra alternativa consiste en el diseño a nivel de PCBs consistente en el ensamblado de placas con microprocesadores comerciales que responden normalmente a un estándar como el PC-104 (placas de tamaño concreto que se interconectan entre sí “apilándolas” unas sobre otras, cada una de ellas con una funcionalidad específica dentro del objetivo global que tenga el sistema embebido ). Esta última solución acelera el tiempo de diseño pero no optimiza ni el tamaño del sistema ni el número de componentes utilizados ni el coste unitario. 

En general, un sistema embebido simple contará con un microprocesador o microcontrolador memoria, unos pocos periféricos de E/S y un programa dedicado a una aplicación concreta almacenado permanentemente en la memoria. El término embebido o empotrado hace referencia al hecho de que el microcomputador está encerrado o instalado dentro de un sistema mayor y su existencia como microcomputador puede no ser aparente. 

Un usuario no técnico de un sistema embebido puede no ser consciente de que está usando un sistema computador. Por ejemplo en algunos hogares las personas, que no tienen por qué ser usuarias de un ordenador personal estándar (PC), utilizan del orden de diez o más sistemas embebidos cada día. 

Los microcomputadores embebidos en estos sistemas controlan electrodomésticos tales como: televisores, videos, lavadoras, alarmas, teléfonos inalámbricos, etc. Incluso un PC tiene microcomputadores embebidos en el monitor, impresora, y periféricos en general, adicionales a la CPU del propio PC. Un automóvil puede tener hasta un centenar de microprocesadores y microcontroladores que controlan subsistemas como la ignición, transmisión, dirección asistida, frenos antibloqueo (ABS), control de la tracción, etc. 

Los sistemas embebidos se caracterizan normalmente por la necesidad de dispositivos de E/S especiales. Cuando se opta por diseñar el sistema embebido partiendo de una placa con microcomputador también es necesario comprar o diseñar placas de E/S adicionales para cumplir con los requisitos de la aplicación concreta.  

Un sistema embebido complejo puede utilizar un sistema operativo como apoyo para la ejecución de sus programas, sobre todo cuando se requiere la ejecución simultánea de los mismos. Cuando se utiliza un sistema operativo lo más probable es que se trate de un sistema operativo en tiempo real (RTOS), que es un sistema operativo diseñado y optimizado para manejar fuertes restricciones de tiempo asociadas con eventos en aplicaciones de tiempo real. En una aplicación de tiempo real compleja la utilización de un RTOS multitarea puede simplificar el desarrollo del software.

La comunicación adquiere gran importancia en los sistemas embebidos. Lo normal es que el sistema pueda comunicarse mediante interfaces estándar de cable o inalámbricas. Así un sistema embebido normalmente incorporará puertos de comunicaciones del tipo RS232, RS485, SPI, I²C, CAN, USB, IP, WiFi, GSM, GPRS, DSRC, etc. 

El subsistema de presentación tipo suele ser una pantalla gráfica, táctil, LCD, alfanumérico, etc. dependiendo del tipo de aplicación. 

Denominamos actuadores a los posibles elementos electrónicos que el sistema se encarga de controlar. Puede ser un motor eléctrico, hidráulico, neumático, un conmutador tipo relé etc. El módulo de E/S analógicas y digitales suele emplearse para digitalizar señales analógicas procedentes de sensores, activar diodos LED, reconocer el estado abierto cerrado de un conmutador o pulsador, etc. 

El módulo de alimentación se encarga de generar las diferentes tensiones y corrientes necesarias para alimentar los diferentes circuitos del sistema embebido. Usualmente se trabaja con un rango de tensiones de entrada que mediante conversores AC/DC o DC/DC se obtienen las diferentes tensiones necesarias para alimentar los diversos componentes activos del circuito. Además de los conversores AC/DC y DC/DC, otros módulos típicos, filtros, circuitos integrados supervisores de alimentación, etc. El consumo de energía puede ser determinante en el desarrollo de algunos sistemas embebidos que necesariamente se alimentan con baterías o energía fotovoltaica.