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Los sistemas embebidos tienen sus raíces en la evolución de la electrónica y la tecnología de computadoras a lo largo del tiempo. A medida que los componentes electrónicos se volvieron más pequeños, eficientes y asequibles, fue posible integrar sistemas computacionales en una amplia gama de dispositivos y aplicaciones. Aquí hay algunos antecedentes clave en el desarrollo de los sistemas embebidos
<aside> 💡 Una persona promedio que vive en la ciudad al día se cruza con más de 300 sistemas embebidos durante jornada.
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Década de 1960: Los primeros sistemas embebidos solían estar asociados con aplicaciones militares y aeroespaciales. Los sistemas de control y monitoreo utilizados en cohetes, satélites y aviones eran sistemas embebidos primitivos.
Apollo Guidance Computer
Década de 1970: Con la miniaturización de los componentes electrónicos y la introducción de microprocesadores y microcontroladores, los sistemas embebidos comenzaron a expandirse en aplicaciones industriales y de consumo. Aparecieron sistemas de control industrial, sistemas de automatización, electrodomésticos y otros dispositivos con funcionalidad digital.
Atari 800 (1979)
Década de 1980: La evolución de los microcontroladores permitió una mayor integración de la lógica y la memoria en un solo chip. Esto redujo los costos y el tamaño de los sistemas embebidos, lo que condujo a una proliferación aún mayor de aplicaciones y dispositivos.
IBM PC 5150 (1981)
Década de 1990: La combinación de microcontroladores más potentes y el desarrollo de sistemas operativos en tiempo real permitió la creación de sistemas embebidos más complejos y capaces. Surgieron sistemas embebidos en la industria automotriz, dispositivos médicos avanzados y electrónica de consumo sofisticada.
Computadora de automovil
Década de 2000 en adelante: La continua miniaturización de los componentes, la mejora de la eficiencia energética y el crecimiento de la conectividad impulsaron la evolución de los sistemas embebidos. Surgieron aplicaciones como dispositivos IoT (Internet of Things), sistemas de control de energía, dispositivos médicos implantables y mucho más.
Sistema en una PCB flexible
Un sistema embebido es un sistema especializado diseñado para realizar una o algunas funciones específicas. Estos sistemas combinan componentes de hardware, firmware y software para lograr una integración óptima y un funcionamiento eficiente en tareas específicas. A diferencia de los computadores de propósito general o los smartphones, los sistemas embebidos están optimizados para tareas limitadas o predefinidas y generalmente son parte de un dispositivo o sistema mayor que incluye hardware mecánico y electrónico.
Su desarrollo involucra un enfoque interdisciplinario que abarca la ingeniería de software, la ingeniería electrónica y a veces la ingeniería mecánica, asegurando que el sistema final sea robusto, confiable y cumplidor de las necesidades para las que fue diseñado.
El diseño de sistemas embebidos abarca una amplia gama de aplicaciones y sectores, cada uno con requisitos y consideraciones únicas. Tres de los principales grados en el diseño de sistemas embebidos son los grados comercial, industrial y aeroespacial/militar/médico. Estos grados representan diferentes niveles de complejidad, regulaciones y enfoques de diseño para cumplir con las demandas específicas de cada industria.
Productos de consumo, como dispositivos electrónicos de consumo masivo. Estos sistemas a menudo se centran en la eficiencia de costos y la optimización de recursos para atender a un público amplio.
Smartwatch
Estos sistemas a menudo deben funcionar en entornos desafiantes y en aplicaciones que requieren alta confiabilidad y durabilidad. Los dispositivos embebidos industriales pueden ser utilizados en automatización de fábricas, sistemas de control de procesos, sistemas de monitoreo de infraestructuras y más
Banda industrial
Estos sistemas deben cumplir con regulaciones estrictas y altos estándares de seguridad. Los dispositivos embebidos médicos pueden incluir monitores de signos vitales, dispositivos de diagnóstico, dispositivos implantables y equipos de imágenes médicas. El diseño de sistemas embebidos médicos se enfoca en la precisión, la confiabilidad, la seguridad de los pacientes y el cumplimiento normativo.
En el ámbito aeroespacial se enfoca en la creación de sistemas robustos y confiables para su uso en vehículos aéreos, satélites y exploración espacial. Estos sistemas deben enfrentar condiciones extremas, como altas vibraciones, temperaturas variables y la radiación del espacio. Los sistemas embebidos en aplicaciones aeroespaciales se utilizan en sistemas de navegación, comunicación, control de vuelo, sensores y más. La seguridad, la redundancia y la resistencia a fallos.
Los proyectos pueden clasificarse en diferentes tipos según cómo se aborda el control y la retroalimentación en el sistema.
En los proyectos de lazo abierto, el sistema embebido opera sin considerar ninguna retroalimentación sobre su desempeño. La salida deseada se establece previamente y el sistema sigue ese plan sin ajustes basados en las condiciones actuales.
En los proyectos de lazo cerrado, se implementa un mecanismo de retroalimentación para comparar la salida real del sistema con la salida deseada. Si hay diferencias entre ambas, se aplican ajustes al sistema para reducir esas diferencias y mantener el sistema en un estado deseado
En el diseño de sistemas embebidos, la selección de la estrategia de control es esencial para garantizar el comportamiento deseado del sistema en respuesta a las entradas y condiciones cambiantes. Existen varias opciones de control, cada una con sus propias características y aplicaciones específicas.
El control en base a tiempo implica la modificación de la salida en función del tiempo transcurrido. Se utilizan temporizadores o intervalos de tiempo para aplicar cambios en la salida del sistema. Este enfoque es útil en aplicaciones donde se requiere una acción después de cierto tiempo.
