Comunicación serial Sigue siendo un medio importante de comunicación en muchas aplicaciones informáticas y de red. Se usa ampliamente en sistemas integrados debido a que la mayoría de las computadoras pueden manejar conexiones en serie de forma nativa o con la ayuda de emuladores o conversores.
Desarrollo de sistemas embebidos que se enfoca en sistemas integrados que interactúan con computadoras de propósito general, a menudo les resulta más fácil emplear interfaces seriales en lugar de alternativas como un bus de expansión PCI.
Contenido
- ¿Qué es el desarrollo embebido?
- ¿La comunicación serial es importante en la programación integrada?
- Debe tener herramientas integradas de desarrollo de software, emuladores y depuradores
- ¿Hardware o software para el desarrollo sistemas embebidos en serie?
¿Qué es el desarrollo embebido?
Desarrollo embebido también se conoce comúnmente como programación integrada, programación de sistemas integrados o desarrollo de software integrado. Es una rama especializada de la programación informática que se centra en la programación de sistemas integrados. Los dispositivos que se controlan a través del desarrollo integrado generalmente no se consideran computadoras independientes. La programación integrada se utiliza para controlar el comportamiento de dispositivos electrónicos como teléfonos, módems, robots o los componentes electrónicos de automóviles y aviones.
Software embebido vs software de aplicación
Los desarrolladores utilizan el software de la aplicación para crear programas y herramientas que se ejecutan en una computadora de propósito general, como su máquina Mac o Windows. Los procesadores de texto que usa todos los días, así como todas sus herramientas de redes sociales, son ejemplos de los resultados del desarrollo de software de aplicaciones.
Al desarrollar software de aplicaciones, el desarrollador puede aprovechar las características del sistema operativo en el que se ejecutará el programa y, por lo general, se elimina de la interfaz directa con los componentes de hardware periféricos. Una parte integral de muchos esfuerzos de programación de aplicaciones es una interfaz de usuario que permite la interacción humana con la lógica de la aplicación.
El software incorporado está destinado a ser autónomo dentro de un dispositivo específico. Algunos lenguajes de computadora de propósito general también pueden servir como lenguajes de software embebidos. Los ejemplos son C/C ++, Python y JavaScript. Estos lenguajes son herramientas muy populares para el desarrollo integrado y también se usan ampliamente en el campo de la aplicación y la programación general. Los programadores que dominan la programación de aplicaciones en C pueden transferir fácilmente esas habilidades a un proyecto de programación en C integrado.
Características de los sistemas embebidos
Los sistemas integrados tienen ciertas características que los diferencian de las computadoras de propósito general o los dispositivos electrónicos simples que no poseen la capacidad de ser programados. Estas son algunas de las características que distinguen a los sistemas integrados:
Dedicado a una función específica: un sistema integrado es una combinación de software, middleware y componentes de hardware que trabajan juntos para realizar una función especializada. No son programables más allá de esta funcionalidad limitada.
- Capacidad de respuesta en tiempo real - Los sistemas integrados a menudo se usan en equipos que realizan funciones de control y supervisión automatizadas. El sistema debe poder responder de manera precisa y rápida a las condiciones físicas cambiantes.
- Recursos limitados - Las restricciones en los recursos físicos disponibles para los sistemas integrados deben tomarse en cuenta en su diseño y desarrollo. El espacio es a menudo una prima en los sistemas integrados, lo que significa que hay menos espacio para la memoria o el almacenamiento.
- Confiabilidad - En muchos casos, los sistemas integrados se utilizan en equipos o componentes que realizan tareas críticas. Por esta razón, deben construirse de manera confiable y fabricarse para soportar las condiciones físicas en las que operarán. La falla de un sistema integrado puede tener consecuencias desastrosas.
- Consumo eficiente de energía - Asociados a las limitaciones de espacio a las que están sujetos muchos sistemas integrados, los dispositivos autoalimentados necesitan hacer un uso eficiente de las baterías pequeñas.
- Interfaz de usuario simple o no - Si hay una interfaz de usuario en un sistema integrado, generalmente es muy simple. Muchos sistemas integrados no necesitan interactuar con humanos y no tienen ninguna interfaz de usuario.
¿Por qué importante la comunicación serie la programación integrada?
La comunicación en serie es uno de los principales medios de transmisión de datos en muchos sistemas industriales y automatizados. Si bien la computadora portátil típica para uso doméstico no puede contener ni una sola interfaz serial, no ocurre lo mismo con muchas aplicaciones comerciales e industriales de dispositivos electrónicos en red. Todos los dispositivos de monitoreo, detección y control pueden hacer uso de los puertos serie para comunicarse entre sí y con sus computadoras maestras de control.
Hay varias formas en las que un sistema integrado podría utilizar un puerto serie. Algunos de ellos son:
- Comunicación de datos entre diferentes partes del sistema.
- Comunicación con dispositivos externos.
- Descarga de firmware para mantener actualizados los sistemas embebidos.
- Proporcionar una interfaz de depuración o consola
La promulgación de estas funciones en un sistema integrado implicará necesariamente una comprensión de la comunicación del puerto serie y los protocolos subyacentes que impulsan este método de transmisión de datos. Hay una serie de diferentes protocolos de comunicación serial Empleado en sistemas embebidos.
Protocolos de comunicación serie en sistemas embebidos.
RS232 - El protocolo RS232 es un estándar completo que incluye características eléctricas, así como especificaciones sobre hardware de conexión y pin-outs. Las velocidades de transmisión varían entre 20 Kbps y 115.2 Kbps. Para lograr la máxima eficiencia, la mayoría de los cables que transmiten utilizando el protocolo RS232 están limitados a 30 pies o menos de longitud.
RS422 y RS485 - Ambos de estos protocolos son interfaces de par trenzado equilibrado que son capaces de velocidades de transmisión de hasta 10Mbps en distancias de hasta 4,000 pies. El uso de un bus equilibrado sobre el bus desequilibrado utilizado en el protocolo RS232 minimiza la interferencia de ruido y permite una mayor distancia de transmisión. RS422 se utiliza para comunicarse entre dos nodos, mientras que el protocolo RS485 permite la comunicación entre varios transceptores.
Otros protocolos - Hay otros protocolos que han sido desarrollados por los fabricantes de semiconductores. Si está involucrado con la comunicación en serie con dispositivos integrados, lo más probable es que se ejecute en la familia de protocolos RS232 / RS422 / RS485.
Tipos de sistemas embebidos
Sistemas embebidos independientes - Estos sistemas no requieren una computadora host y responden directamente a los datos recibidos a través de sus puertos de entrada. Algunos ejemplos son los hornos de microondas y los sistemas de medición de presión.
Sistemas embebidos en tiempo real - Los sistemas que producen una salida requerida en un período de tiempo particular se conocen como sistemas integrados en tiempo real.
Sistemas embebidos en red - Los sistemas integrados en red representan la aplicación de más rápido crecimiento de los sistemas integrados. La capacidad de monitorear los sistemas integrados a través de un navegador web se usa ampliamente en aplicaciones de monitoreo industrial y médico.
Sistemas embebidos móviles - Los teléfonos celulares, las cámaras digitales y los reproductores de mp3 son solo algunos ejemplos de sistemas integrados móviles.
Herramientas integradas desarrollo software, emuladores, depuradores
Los desarrolladores de sistemas integrados deben poder monitorear el comportamiento de sus sistemas. Una faceta importante de ese monitoreo es depuración de puerto serie. Una interfaz en serie puede ser la única forma de comunicarse con el sistema integrado. El Electronic Team, Inc. ofrece un paquete de software de puerto serie completo y completo que hará que trabajar con sus sistemas integrados basados en serie sea mucho más fácil y eficiente.
Veamos algunas de las mejores herramientas de desarrollo de software y hardware integrado para aquellos ingenieros que trabajan con puertos serie y sistemas integrados.
Virtual Serial Port Driver y Virtual Serial Port Driver PRO
Virtual Serial Port Driver (VSPD) está diseñado para permitir al usuario administrar fácilmente sus puertos seriales físicos y virtuales. Hay una versión estándar disponible que ofrece una funcionalidad limitada (crear pares ilimitados de puerto COM) y una versión PRO que proporciona funciones avanzadas.
Algunos de los aspectos más destacados de esta aplicación de software de comunicación en serie son:
Serial Port Monitor - registrar y analizar la comunicación serie
Otra excelente herramienta de Electronic Team, Inc. que está diseñada para la depuración de la comunicación en serie es Serial Port Monitor (SPM).
Este potente software de comunicación en serie le permite:
- Analizar la actividad del puerto serie - Usando SPM, puede comenzar a rastrear y monitorear inmediatamente cualquier puerto serie incluso si ya está abierto por otra aplicación. La captura de datos en tiempo real le permite rastrear rápidamente los problemas y depurar sus transmisiones de datos en serie. Las sesiones de monitoreo pueden dirigirse a un archivo para su posterior visualización o análisis.
- Monitorear múltiples puertos en una sola sesión - Se pueden monitorear varios puertos simultáneamente con los datos registrados en una base de primero en entrar, primero en salir, lo que facilita el análisis del flujo de datos en un entorno complejo .
- Múltiples formatos de visualización de datos - Elija entre los modos de tabla, línea, volcado o terminal cuando vea los datos recopilados. Se pueden aplicar filtros para limitar los datos presentados a lo que desea monitorear.
- Emulación de transmisión de datos - Puede enviar datos a dispositivos serie en varios formatos para probar el comportamiento del dispositivo. Esta característica puede ser fundamental para detectar problemas durante el desarrollo de sistemas integrados.
- Comparacion de sesion - Compara dos sesiones y muestra las diferencias automáticamente.
Divisores de puerto serie de hardware
Los dispositivos físicos que pueden realizar algunas de las funciones de las herramientas de software mencionadas anteriormente están disponibles para el desarrollador del sistema integrado. Puede obtener cables que le permiten compartir la señal desde un solo puerto serie con dos o más dispositivos o aplicaciones.
Contras: Ofrecen menos flexibilidad que la alternativa de software, ya que están limitados en el número de conexiones que pueden estar disponibles. Otra restricción es la longitud del cable que se puede usar y la tarea general de la administración de cables que puede volverse difícil de manejar a medida que crece la necesidad de compartir señales.
Cable serie RS232 para monitor espía
Se pueden obtener cables de monitoreo o de detección en serie que funcionan en modo semidúplex o dúplex completo. Funcionan proporcionando otro conector a un cable RS232. Un dispositivo conectado a esa tercera conexión puede monitorear la comunicación que viaja entre los dos extremos del cable RS232. Dependiendo del tipo de dispositivo o aplicación que se adjunta, es posible que pueda registrar los datos para su uso posterior.
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¿Hardware o software para el desarrollo sistemas embebidos en serie?
Al elegir herramientas para el desarrollo de sistemas embebidos en serie, debe considerar la facilidad de uso y la flexibilidad. Sin lugar a dudas, las aplicaciones de software diseñadas específicamente para trabajar con dispositivos serie son más potentes y le ofrecen opciones a medida que su entorno de prueba cambia.
Los beneficios adicionales de una solución de software incluyen la eliminación de la necesidad de comprar cables costosos y la capacidad de monitorear la actividad en serie de forma remota. Si se toma en serio el desarrollo de sistemas integrados, debería observar detenidamente estas herramientas de software. Harán su vida de desarrollo mucho más placentera y le darán un paso adelante en la competencia.