Sistemas embebidos: una guía práctica

¿Sabías que al revisar tu reloj inteligente o al manejar tu automóvil estás utilizando sistemas embebidos? Esta tecnología está presente en muchos ámbitos de nuestra vida cotidiana y es parte fundamental de la economía digital, pero pocos saben en qué consiste y cómo funciona. 

Te explicamos los principales usos de los sistemas embebidos, con el apoyo del doctor José Luis Pizano, coordinador de la carrera de Ingeniería Electrónica en el Departamento de Electrónica, Sistemas e Informática del ITESO.  

Es un sistema operativo que realiza una acción específica para que un dispositivo o aparato tecnológico funcione. También ayudan a mejorar procesos industriales y aspectos de la vida cotidiana mediante el internet de las cosas.  

Por lo general, un sistema embebido contiene una microcomputadora que funciona con base en datos que obtiene a través de sensores, los procesa y entrega un resultado en tiempo real.  

Tienen cuatro componentes fundamentales: la microcomputadora, los sensores, los actuadores y el software. Los primeros tres constituyen el hardware del sistema embebido.   

1.- Microcomputadora: es el componente físico que procesa la información que recibe del exterior para que el sistema entregue el resultado para el cual fue programado o diseñado. 

2.- Sensores: son dispositivos físicos que detectan estímulos del entorno y alimentan de esa información a la microcomputadora del sistema embebido.  

3.- Actuadores: son los dispositivos que entregan o ejecutan el resultado de la información que genera el sistema embebido. Por ejemplo, en un reloj inteligente el actuador sería la pantalla en la que se muestra la información de la hora o tu ritmo cardiaco.  

4.- Software: es el programa que permite que todo el hardware antes mencionado funcione.  

José Luis Pizano Escalante explica la operación de los sistemas embebidos mediante dos ejemplos: 

Smartwatches o relojes inteligentes 

Funcionan con sistemas embebidos que hacen funciones muy específicas: miden tu ritmo cardiaco, tu nivel de oxigenación, calculan la ruta y los kilómetros recorridos de tu última caminata o carrera, etcétera.  

El sistema de frenos ABS de un vehículo 

La tecnología que te permite detener tu coche de manera segura para evitar un choque es un ejemplo de sistema embebido: usa sensores que miden la velocidad o detectan obstáculos en el camino, te avisan con luces o sonidos si hay riesgo de accidente y activan bolsas de aire si sucede un percance. El software está programado para responder en segundos y así salvar vidas.  

Los sistemas embebidos son implementados en una gran variedad de áreas, tales como: 

1.- Tecnologías de la información: los smartphones, las computadoras personales y los smartwatches no funcionarían de la manera en que lo hacen sin estos sistemas.  

2.- Industria automotriz: casi todas las operaciones que permiten a un vehículo funcionar se basan en sistemas embebidos: el sistema de frenos ABS, el localizador GPS, el sistema de entretenimiento, etcétera. 

3.- Industria biomédica: los dispositivos para monitorear ritmo cardiaco, presión arterial y otros signos vitales de los pacientes de hospitales. 

4.- Industria agroalimentaria: esta tecnología permite a los agricultores detectar niveles de humedad o temperatura en sus tierras, con el fin de monitorear el buen estado de los cultivos. 

5.- Desarrollo urbano: el concepto de “ciudades inteligentes” no se sostiene sin los sistemas embebidos, ya que éstos permiten informar al instante sobre los niveles de contaminación atmosférica o puntos donde se aglutina el tráfico.  

6.- Seguridad: el programa Pulso de Vida, que brinda a las mujeres dispositivos tecnológicos de defensa contra casos de violencia de género y está presente en zonas urbanas como el Área Metropolitana de Guadalajara, opera mediante sistemas embebidos. 

Existe una gran necesidad de ingenieros que sepan diseñar y programar sistemas embebidos. En respuesta a ello, en el ITESO iniciará, en Otoño 2023, la nueva Ingeniería en Sistemas Digitales Embebidos.  

“Hay muy pocas universidades nacionales con programas orientados a este tipo de prácticas”, afirma Pizano Escalante. “En Jalisco nadie está formando bajo esta visión, sólo el ITESO”.  

De acuerdo con el académico, los ingenieros que se formen en sistemas embebidos obtendrán conocimientos en áreas como electrónica, hardware, programación y diseño de software. 

“No es lo mismo programar aplicaciones de escritorio o para celular que aplicaciones para un sistema embebido, que tiene restricciones en tiempos de respuesta y necesita resolver problemas con recursos reducidos”, explica Pizano.  

Para formar profesionistas con el perfil idóneo, el programa de Sistemas Digitales Embebidos tendrá un plan de estudios acorde, con materias como lenguajes de programación (C y Java), fundamentos de electrónica y desarrollo de proyectos de software. 

Acerca del perfil más apreciado para diseñar sistemas embebidos, afirma Pizano que «es aquel que sepa de electrónica, sobre todo en sensores e instrumentación, pero que tenga muy buenas bases en lenguajes de programación, que sepa hacer pruebas de software, algoritmos, conectarse con la nube, desarrollar aplicaciones de la nube para conectarlas con los sistemas embebidos, y saber sobre arquitectura de computadoras y sistemas digitales”. 

FOTO: Carlos Díaz