Guía para desarrollo de sistemas basados en electrónica

Parte 1 – Sistema electrónico de un vistazo
El propósito de esta serie de artículos es describir en términos claros lo que envuelve el desarrollo de sistemas que incluyen electrónica a medida. Las tareas incluyen la especificación, diseño y desarrollo electrónico de hardware y software que proporcione un conjunto de funciones y facilidades para un producto electrónico. Juntas, estas tareas a menudo se describen como ingeniería integrada ó embebida. Cada uno de los documentos incluye un conjunto de definiciones que se espera será de utilidad al lector y escenario para la lectura de los artículos. Incluimos a continuación por lo tanto las definiciones de cuatro términos que se relacionan con la ingeniería integrada .
Sistema Embebido:
Un sistema que consta de uno o más componentes, diseñados para proporcionar funciones autónomas. Estos sistemas pueden ser integrados en un producto. Un sistema de frenos del coche, es un ejemplo.
Software Embebido:
Los componentes intangibles de un ordenador integrado en un sistema o producto electrónico.
Microprocesador:
Un pequeño ordenador integrado en un dispositivo electrónico que se puede programar con software integrado para llevar a cabo determinadas funciones autónomas.
Microcontrolador:
Es un tipo de microprocesador especializado que incluye la capacidad de procesar señales así como los datos. Las señales son procesadas por bloques de silicio en el microcontrolador. Bloques que convierten señales analógicas en datos digitales (convertidores AD), son un ejemplo. A lo largo de la serie de artículos, se hará referencia a Synergy. Synergy es el nombre de una familia de microcontroladores de Renesas. Cada miembro de la familia está destinado a áreas particulares del mercado. Por ejemplo, el S1 está diseñado para su uso en los mercados donde el bajo consumo es esencial, considerando que el S7 puede ser utilizado para procesamiento de vídeo. La oferta de Synergy también incluye software específico integrado.
Cuando se inicia el diseño de un sistema electrónico, se deben estudiar el propósito y el alcance de la aplicación con el fin de averiguar qué componentes y en particular, que microcontrolador deben seleccionarse. En la figura 1, se ilustran las principales partes de un producto electrónico, descompuesto en sub-componentes y componentes clave. La selección de componentes es una parte importante del trabajo del diseñador, pero también es importante no hacer el proceso demasiado complicado. Como punto de partida debe considerarse la funcionalidad del producto. De las diversas tecnologías, se pueden evaluar las opciones más apropiadas y de aquí seleccionar los componentes adecuados. Si, por ejemplo, el producto es con streaming de video, se re quieren tecnologías para soportar procesamiento rápido. Pero si en cambio el producto se utiliza para la recolección de datos, las comunicaciones robustas y seguras pueden ser más importantes.
Además, cuando los datos deben recogerse, digamos, de un monitor de salud, se necesitará la capacidad de capturar los datos de un sensor. Cada producto en detalle, por lo tanto, será diferente y en consecuencia será objeto de un diseño específico; pero, en términos simples, cada diseño tendrá que considerar las funciones de comunicación, de procesamiento y funciones de detección. La selección final de los componentes no es probable que ocurra una vez avanzado el desarrollo ya que también entran en juego cuestiones como el coste y la longevidad. El momento de la selección de componentes dependerá la estrategia de diseño y del desarrollo elegido poniendo especial atención en los componentes intangibles de software embebido, los cuales requerirán más a menudo un desarrollo junto con el producto tangible. Sin embargo, la gama Synergy ha sido diseñada para atender a una amplia gama de áreas de aplicación.
Se incluye un soporte importante para el desarrollo de software, lo que hace más fácil de integrar en la estrategia de diseño y desarrollo de la empresa. Seleccionar la estrategia más adecuada no es una tarea simple y dependerá el nivel de ambigüedad e incertidumbre involucrados. Preguntas simples como, cuánta investigación y pruebas serán necesarias para eliminar el riesgo del proyecto, con el fin de avanzar correctamente por la ruta establecida. Hay abundantes métodos y procesos para apoyar las estrategias de desarrollo de producto, pero pueden generalmente dividirse en distintas etapas, donde un conjunto de tareas debe completarse antes de que comience la siguiente. Normalmente se eligen enfoques ágiles, con el tiempo como base. Sin embargo, todas las estrategias tienen el objetivo común; de terminar a tiempo y dentro del presupuesto. Tal vez la pregunta más importante al comenzar un proyecto es ¿qué se entiende por acabado? ¿Es cuando se demuestra que un modelo funciona?, ¿o quiere decir cuando se han pasado un conjunto de pruebas de aceptación? Demasiado a menudo hemos revisado los planes donde no hay ninguna definición firme de acabado, o en pruebas y criterios donde se haya pensado en una clara línea de meta. La situación se agrava aún más cuando se confía en suposiciones no declaradas para lograr el éxito.
Una manera de evitar errores comunes es considerar el ciclo de vida del producto o sistema que se está desarrollando. Trabajando hacia atrás desde la implementación en el mercado hasta el lanzamiento y luego hacia el desarrollo puede detener errores simples como dejar de lado funciones de mantenimiento del desarrollo de software u omitir el diseño para la fabricación. Tomar extremo cuidado durante el proceso de diseño para asegurar que el producto pueda estar bien atendido y mantenido a lo largo de su ciclo de vida dará beneficios.
Esto es particularmente importante en los mercados que se mueven de forma rápida, donde se requieren productos o familias de productos modificados para requisitos particulares. Componentes reutilizables y plataformas tecnológicas para apoyar tales mercados, pueden diseñarse desde el primer día y es particularmente en este ámbito donde Synergy puede desempeñar un papel integral. El mercado objetivo y el ciclo de vida van de la mano, pero debe recordarse que un producto puede tener múltiples ciclos de vida, según a los mercados que vaya destinado. Además, los diferentes mercados pueden tener diferentes requisitos de conformidad y manejo al final de su vida útil.
La gran cantidad de normas diferentes que deben cumplirse puede parecer desalentadora, pero si se adoptan buenos procesos y la información necesaria, en particular si los registros de las pruebas realizadas y las decisiones tomadas se recopilan en un archivo técnico, la mayoría de los requisitos se pueden cumplir fácilmente. Todos los productos electrónicos deberán someterse a pruebas de Compatibilidad Electromagnética (EMC) antes de que puedan ser colocados en el mercado. Los dispositivos con alimentación de red también estarán sujetos a los requisitos de la Directiva de baja tensión (LVD) y aquellos que contengan cualquier comunicación inalámbrica, la Directiva de equipos de radio (RED).
Los requisitos para estos estándares, junto con los estándares específicos del mercado, como los de los productos médicos y automoción, deben incluirse en el requisito general del producto. El desarrollo de un producto electrónico es multifacético, y cada faceta requiere una habilidad significativa para completarla. La clave es garantizar que todo el trabajo se realice de manera diligente y visible para que el diseño se pueda probar fácilmente.