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Máster Universitario en Ingeniería Informática

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Sistemas Empotrados y Ubicuos

Código asignatura
MINFOR01-1-024
Curso
Primero
Temporalidad
Segundo Semestre
Carácter
Obligatoria
Créditos
3
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Actividades
  • Tutorías Grupales (1.5 Horas)
  • Prácticas de Laboratorio (9 Horas)
  • Prácticas de Aula/Semina (2 Horas)
  • Clases Expositivas (10 Horas)
Guía docente

Sistemas Empotrados y Ubicuos es una asignatura obligatoria del Máster Universitario en Ingeniería Informática por la Universidad de Oviedo, que se engloba en el módulo Tecnologías Informáticas Específicas y se imparte por profesorado del área de Arquitectura y Tecnología de Computadores del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo.

El diseño y desarrollo de sistemas empotrados representa un área de gran importancia dentro de la ingeniería y abarca áreas como la domótica, el control industrial, la automoción, la electrónica de consumo, etc. Todos estos sistemas incorporan sistemas empotrados que controlan o monitorizan su funcionamiento. Además, Internet de las Cosas, o IoT por sus siglas en inglés, que persigue conectar objetos cotidianos a internet, se basa en el uso de este tipo de sistemas.

El objetivo principal de Sistemas Empotrados y Ubicuos es que el estudiante sea capaz de adquirir las competencias necesarias para entender la base de funcionamiento de sistemas empotrados y ubicuos, los mecanismos de comunicación y el software que pueden ejecutar, así como a integrar módulos hardware y software para construir estos sistemas.

Para lograr este objetivo se partirá de la definición de sistema empotrado y sistema ubicuo y se estudiarán ejemplos de estos tipos de sistemas, poniendo de manifiesto sus principales características: minimización de coste y minimización de recursos (memoria y energía). Además, se estudiará la diferencia en el procesamiento de información realizado por estos sistemas en comparación con computadores y procesadores de propósito general. Para ello, se estudiarán las señales que pueden procesar los sistemas empotrados y ubicuos y cómo están optimizados para realizar dicho procesamiento. Se presentarán, además, las tecnologías desde un punto de vista práctico: características fundamentales, implementaciones disponibles, comparativa con tecnologías similares, etc. El desarrollo de sistemas empotrados se centrará fundamentalmente en la parte software, aunque también se proporcionará formación sobre el desarrollo hardware mediante una visión modular basada en la integración de módulos comerciales, así como mediante el desarrollo de aplicaciones para sistemas operativos empotrados y de tiempo real.

En el contexto del Máster Universitario en Ingeniería Informática por la Universidad de Oviedo los estudiantes que deseen cursar Sistemas Empotrados y Ubicuos deben poseer competencias relacionadas con el diseño, la organización y la arquitectura de computadores, así como de redes de computadores. También es necesario que el estudiante posea competencias en diseño y desarrollo de software, y conocimientos del lenguaje de programación C/C++. Además, son necesarias habilidades de lectura y comprensión de documentación técnica en inglés.

Con estas habilidades como base, el estudiante será capaz de adquirir las competencias perseguidas en Sistemas Empotrados y Ubicuos.

Sin ser imprescindibles, las competencias adquiridas en materias de tecnología de computadores, ingeniería del software y tecnología electrónica de computadores facilitarán el proceso de aprendizaje del estudiante en esta asignatura.

Sistemas Empotrados y Ubicuos proporciona al estudiante conocimientos de la estructura, organización, funcionamiento e interconexión de los sistemas empotrados y ubicuos, los fundamentos de su programación y su aplicación para la resolución de problemas específicos para los que se requieren este tipo de sistemas.

Las competencias que el estudiante debe adquirir al cursar Sistemas Empotrados y Ubicuos son:

CE-DG1

Capacidad para la integración de tecnologías, aplicaciones, servicios y sistemas propios de la Ingeniería Informática, con carácter generalista, y en contextos más amplios y multidisciplinares.

CE-TI8

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

Los resultados de aprendizaje que el estudiante alcanzará tras cursar Sistemas Empotrados y Ubicuos son:

RA7-1, CE-DG1

Integrar tecnologías.

RA7-5, CE-TI8

Conocer las pautas de diseño en sistemas basados en microcontroladores.

RA7-6, CE-TI8

Diseñar hardware basado en la integración de módulos.

RA7-7, CE-TI8

Diseñar e integrar aplicaciones empotradas.

Los contenidos de Sistemas Empotrados y Ubicuos se organizan en contenidos para la parte teórica y contenidos para la parte práctica de la asignatura, tal y como se muestra a continuación.

Contenidos teóricos:

T1

Introducción a los sistemas empotrados y ubicuos

T2

Sensores y actuadores

T3

Procesamiento basado en microcontroladores

T4

Comunicación cableada

T5

Comunicación inalámbrica

T6

Internet of Things (IoT)

T7

Posicionamiento GPS

T8

Sistemas operativos empotrados y de tiempo real

Contenidos prácticos:

P1 a P6

Caso práctico. Realización del firmware correspondiente a un módulo de un sistema de tiempo real e integrarlo si es necesario con los módulos realizados por otros compañeros/as, con el objetivo de implementar un sistema empotrado real.

Los materiales utilizados por el profesorado para explicar los contenidos teóricos en las clases expositivas y de prácticas de aula, así como los contenidos prácticos de las prácticas de laboratorio, estarán a disposición de los estudiantes a través de la página web de la asignatura en el Campus Virtual, o en las plataformas proporcionadas a tal efecto, de la Universidad de Oviedo. Además, en las prácticas de laboratorio se utilizarán herramientas de desarrollo software y prototipado para sistemas empotrados.

Sistemas Empotrados y Ubicuos se organiza en actividades presenciales y no presenciales.

  1. Presenciales. Se corresponden con 22,5 horas, el 30 % de las horas del estudiante:
  • Clases expositivas. En ellas se desarrollarán los principales conceptos de cada uno de los temas. Se impartirán siguiendo el modelo de aula invertida o flipped classroom.
  • Prácticas de aula. Se llevarán a cabo ejercicios de integración de módulos y programación para implementar sistemas empotrados simples. El profesor realizará en primer lugar un ejemplo, ilustrando el procedimiento seguido, para que a continuación los estudiantes implementen ejemplos simples.
  • Prácticas de laboratorio. Se dividen en dos partes:
    • Prácticas de laboratorio individuales, en las cuales se emplearán módulos para el diseño de sistemas empotrados. Tras su realización, se plantean ejercicios de entrega obligatoria.
    • Prácticas de laboratorio en grupo, relacionadas con el proyecto coordinado desarrollado en otras asignaturas. Tras el desarrollo de estas prácticas se requerirá una presentación por parte de los integrantes del grupo de trabajo.
  • Tutorías grupales. Actividades realizadas en grupos muy reducidos, en las que el profesor resolverá las dudas de interés general planteadas por los estudiantes y se proporcionará orientación en la realización de los proyectos.
  1. No presenciales Se corresponden con 52,5 horas, el 70 % de las horas del estudiante:
  • Trabajo en grupo. Trabajo que el estudiante realiza junto con otros compañeros/as para la realización del proyecto práctico asignado. Los estudiantes deberán planificar su propio aprendizaje identificando, priorizando y distribuyendo las tareas que deban llevar a cabo para alcanzar los objetivos del proyecto y, con ello, los resultados de aprendizaje de las prácticas.
  • Trabajo autónomo. Trabajo del estudiante para llevar a cabo el estudio de la asignatura.

En las siguientes tablas se muestra la distribución de horas para cada una de las actividades anteriores.

MODALIDADES

Horas

%

Totales

Presencial

Clases Expositivas

9

10.7%

22.5

(30%)

Seminario Profesor Invitado

1

2.7%

Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas

9

12%

Tutorías grupales

1.5

2%

Sesiones de evaluación

2

2%

No presencial

Trabajo en Grupo

22

29.3%

52.5

(70%)

Trabajo Autónomo

30.5

40.6%

Total

75

TRABAJO PRESENCIAL

TRABAJO NO

PRESENCIAL

Temas

Horas totales

Clase Expositiva

Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres

Prácticas de laboratorio /campo /aula de  informática/ aula de idiomas

Tutorías grupales

Sesiones de Evaluación

Total

Trabajo grupo

Trabajo autónomo

Total

T1

4.5

1

1

2

2.5

2.5

T2

6

1

1

2

1

3

4

T3

8

1

1

2

3

3

6

T4

8.5

1

1

2

3

3.5

6.5

T5

8.5

1

1

2

3

3.5

6.5

T6

9.5

1

1

2

3

4.5

7.5

T7

8.5

1

1

2

3

3.5

6.5

T8

18.5

2

2

1.5

5.5

6

7

13

Seminario Profesor Invitado

1

1

1

Evaluación

2

2

2

Total

75

9

1

9

1.5

2

22.5

22

30.5

52.5

El siguiente cronograma muestra la correspondencia entre las sesiones de la asignatura y los contenidos planificados. Las sesiones disponibles son:

  • 4 sesiones de clases expositivas, de 2 horas, más 1 sesión de 1 hora.
  • 4 sesiones de clases prácticas de laboratorio, de 2 horas.
  • 1 sesión de clase práctica de laboratorio, de 1 hora.
  • 1 sesión de clase práctica de aula, de 1 hora.
  • 1 sesión de tutoría grupal, de 1.5 horas.
  • 1 sesión de evaluación, de 2 horas.

La evaluación de Sistemas Empotrados y Ubicuos se realizará considerando los siguientes dos apartados: teoría y prácticas de laboratorio. Para superar la asignatura, la calificación final debe ser igual o superior a 5 puntos sobre 10, teniendo en cuenta las condiciones que se establecen a continuación.

Convocatoria ordinaria

1. Evaluación de la teoría

La calificación de teoría en la convocatoria ordinaria se obtendrá de diferentes actividades basadas en el modelo flipped learning que se desarrollarán en el aula, así como de actividades a través del Campus Virtual. En el caso de que estas actividades no pudieran realizarse, el estudiante realizará, de forma individual, una prueba escrita que abarcará el contenido de teoría de la asignatura.
La calificación de esta parte se denomina NTeo y puede estar comprendida entre 0 y 10 puntos.

2. Evaluación de prácticas de laboratorio

Cada estudiante debe entregar unos ejercicios relacionados con las prácticas de sistemas empotrados realizadas en el laboratorio. El peso de estos ejercicios es del 50% en la nota de la calificación de prácticas.
Por otra parte, los estudiantes realizarán un trabajo en grupo relacionado con el proyecto coordinado desarrollado en otras asignaturas. El peso de esta parte es del 50 % de la calificación de prácticas de la asignatura. La calificación obtenida por cada uno de los miembros del grupo puede ser diferente, en función de los objetivos alcanzados por cada uno de ellos en la consecución de los objetivos planteados en el trabajo.

La calificación obtenida por cada uno de los miembros del grupo puede ser diferente, en función de los objetivos alcanzados por cada uno de ellos en la concesión del trabajo planteado.

Calificación final en la Convocatoria Ordinaria

Para optar a superar Sistemas Empotrados y Ubicuos en la convocatoria ordinaria, es requisito imprescindible que el alumno asista como mínimo al 80% de las clases prácticas de laboratorio y aproveche de forma activa su asistencia. Se considera asistencia activa que el alumno acuda a una clase presencial práctica y, durante el tiempo asignado, sea capaz de realizar las tareas requeridas. En caso de que el alumno no alcance el requisito del 80% de asistencia activa, se otorgará a NTeo y NLab un valor de 0.

Teniendo en cuenta lo anterior, la calificación final en la convocatoria ordinaria se calcula de acuerdo a la siguiente expresión:

Nota Convocatoria Ordinaria = 0.3 x NTeo + 0.7 x NLab

Convocatoria extraordinaria

1. Evaluación de la teoría

El alumno realizará, de forma individual, una prueba escrita que abarcará el contenido de teoría de la asignatura. La calificación de esta prueba se denomina NTeo y puede estar comprendida entre 0 y 10 puntos.

2. Evaluación de las prácticas de laboratorio

La calificación del trabajo en grupo en la convocatoria extraordinaria es igual a la calificación del trabajo en grupo de la convocatoria ordinaria si dicha calificación es igual o superior a 5 puntos. En caso contrario, la calificación será de 0 puntos. Esta calificación se denomina NLab.

Calificación final en la Convocatoria Extraordinaria

La calificación final en la convocatoria extraordinaria se calcula de acuerdo a la siguiente expresión si la calificación NTeo es igual o superior a 5 puntos:

Nota Convocatoria Extraordinaria = Máximo(NTeo; 0.6 x NTeo + 0.4 x Lab),

En caso contrario, la calificación final de la convocatoria extraordinaria se obtiene de la siguiente expresión:

Nota Convocatoria Extraordinaria = NTeo

Bibliografía básica

  • Internet of Things, 2nd Edition. Elsevier, 2018. ISBN (papel): 978-0128144350.
    ISBN (ebook): 978-0128144367.
  • Embedded System Design. Springer, 2018. ISBN: 978-3319560458.

Bibliografía complementaria

  • Internet of Things for Architects. Packt Publishing, 2018. ISBN: 978-1788470599.
  • Embedded Systems Architecture. Packt Publishing, 2018. ISBN: 978-1788832502.
  • Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design (4 Ed.) Morgan Kaufmann, 2016. ISBN: 97-80128053874.
  • IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols, and Use Cases for the Internet of Things. Cisco Press, 2017. ISBN: 978-1587144561.
  • IoT Hackers Handbook: An Ultimate Guide to Hacking the Internet of Things and Learning IoT Security. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2017. ISBN: 978-1974590124.