1. LINUXENCAJA: TRANSFERENCIA
TECNOLÓGICA Y DE CONOCIMIENTOS EN EL
DISEÑO DE SISTEMAS EMBEBIDOS
Carlos Iván Camargo Bareño1
Andrés Calderón2
1 Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
2 emQbit LTDA.
June 21, 2011
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2. 1 Introducción
2 Situación Colombiana
3 ¿Por qué TT en Diseño de Sistemas Embebidos (SE)?
4 Objetivos
5 Metodología Propuesta
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3. Introducción Intro
Tecnología: Definición
ENTRADA SALIDA: Satisfación de
- Materiales necesidades humanas
- Capital y
Físico herramientas ● Bienes y servicios
- Fuerza laboral Actividades de ● Procesos
transformación
- Conocimiento ● Sistemas de producción
Racional - Creatividad
- Innovación
Techno-ware Human-ware Info-ware Org-ware
Es el componente principal de la
●Habilidad de transformación Habilidades, conocimiento tecnología. Información utilizada por Involucra actividades como
●Información: Documentación experimental, experiencia, Humanware para manejar technoware. administración, manejo de recursos
sobre el proceso de creatividad. Puede hacer referencia a propiedad y mercadeo.
transformación Intelectual u otro tipo de protección.
Fuente Atlas Tech Pag 25-39
Culturales Sociales Políticas Económicas Administrativas
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4. Introducción Intro
Transferencia Tecnológica
Odedra [?]: La transferencia tecnológica se considera exitosa
cuando los receptores de la tecnología asimilan estos
conceptos para suplir sus necesidades locales.
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5. Introducción Intro
Transferencia Tecnológica
Odedra [?]: La transferencia tecnológica se considera exitosa
cuando los receptores de la tecnología asimilan estos
conceptos para suplir sus necesidades locales.
Jolly [?]: El conocimiento es lo que queda al final de un proceso
documentado y difundido de forma apropiada. Para que la
transferencia tecnológica sea exitosa es necesario transferir
los componentes de la tecnología.
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6. Introducción Canales de Transferencia
Canales para la TT
MATERIAL
● Adquisición de equipo
● Inversión extranjera
DISEÑO Utilización
Fuente de del
conocimiento
●Licenciamiento
●Asistencia técnica conocimiento
CAPACIDADES
● Educación y entrenamiento
Abierta/Cerrada
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7. Situación Colombiana
Situación Colombiana [?]
Según el ministerio de educación en el país existen 297 programas
relacionados con la electrónica.
Según ASESEL en el 2001 existían 154 empresas productoras de
componentes y equipos de la cadena electrónica.
76% usa tecnología de los 80 o anterior
Las empresas no adquieren el conocimiento necesario para
innovar; se limitan a compra de equipo.
Principal problema: tecnología de producción desactualizada.
Según el DNP, DDE, basados en información del DANE y la DIAN,
las importaciones son 64 veces mayores que las exportaciones.
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8. Situación Colombiana Causas del Atraso
Causas del Atraso
Deficientes relaciones universidad - empresa.
Pobre enfoque académico hacia la industria.
Baja calidad de los productos nacionales.
Falta de políticas gubernamentales.
Falta de cultura de investigación y reducida apropiación tecnológica.
Atraso tecnológico y limitado recurso humano con formación
adecuada.
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9. Situación Colombiana Causas del Atraso
Inversión en I+D
Fuente: Educación Superior en Iberoamérica 2007
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10. Situación Colombiana Obstáculos para la Transferencia
Obstáculos para la Transferencia [?]
Falta de facilidades en educación y en capacitación.
La resistencia o el desconocimiento a la tecnología.
La transferencia es efectiva solo si la economía en la cual es
introducida es capaz de utilizarla
Falta de personal disponible y dispuesto a absorber el know-how
asociado a la tecnología.
Falta de políticas claras en la Tecnología de la información.
Competencia de países asiáticos.
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11. Situación Colombiana Recomendaciones a la Academia
Recomendaciones para la academia
Actualización curricular.
Mejorar las competencias y habilidades generales de los ingenieros.
Maestrías y doctorados nacionales conectados con el sector
productivo.
Difusión de conocimientos entre todos los estratos de la población.
Alianza con la industria
Desarrollar habilidades y competencias que la empresa requiere.
Buscar fortalezas en áreas dominadas por las industrias locales.
Promover y Soportar la Transferencia Tecnológica.
Investigación aplicada orientada a mejorar la productividad
empresarial.
Impulsar la actualización tecnológica desarrollando proyectos con una
posible transferencia de tecnología.
Búsqueda de financiación para investigación y desarrollo
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12. ¿Por qué TT en Diseño de Sistemas Embebidos (SE)? Sistemas Embebidos: Aplicaciones
¿Por qué Sistemas Embebidos?
Consumer Electronics
Music players, digital cameras,
Automation DVD players, set-top boxes,
Copier, Fax machines, Medical Electronics
PDAs, videogames, Patient monitoring,
printers, scanners, GPS receivers, home appliances
multi-function peripherals, surgical systems,
point of sale terminals, diagnostic equipment,
storage devices, smartcards imaging, electronic stethoscopes
Telecom / Datacom Remote Automation
Routers, switches, bridges, Building automation
cellular phones, smart devices, Embedded e.g. heating, ventilation,
networking gateways Systems air-conditioning (HVAC),
home automation, utility meters
Military / Aerospace
Satellite systems, radar,
sonar, navigation, Industrial Controls
weather systems, Smart sensors,
flight control systems, special purpose controllers,
Automotive Electronics
aircraft management systems networking, process controls
Electronic control units
used in chassis, body electronics,
security, power train,
in-vehicle entertainment,
and infotainment systems
Fuente: TATA Consultancy Services
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13. ¿Por qué TT en Diseño de Sistemas Embebidos (SE)? Sistemas Embebidos: Mercado
Sistemas Embebidos: Mercado
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14. Objetivos
Objetivos
Objetivo Principal
Desarrollar una metodología para la transferencia tecnológica y de
conocimientos en el diseño de Sistemas Embebidos y de esta forma
contribuir a dar solución al problema del atraso tecnológico en
Colombia.
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15. Objetivos
Objetivos
Objetivos Específicos: Asimilación de conocimientos
Formulación/adaptación y aplicación de una metodología para la
transferencia tecnológica y de conocimientos en el área de diseño y
fabricación de Sistemas Embebidos en Colombia que permita generar
cambios globales a partir de interacciones locales.
Formulación o adaptación de una metodología de diseño y producción
para sistemas embebidos aplicable en el entorno local y su respectiva
aplicación y validación en un programa académico de un centro de
formación superior consolidado y en una empresa de base tecnológica.
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16. Objetivos
Objetivos
Objetivos Específicos: Creación de habilidades
Identificación de las habilidades requeridas por los profesionales en
ingeniería electrónica para estar acorde con la tendencia de la
industria electrónica mundial. Creación de un programa académico
que ayude al refuerzo de estas habilidades en las asignaturas
relacionadas con el diseño digital.
Generación de un recurso público basado en el conocimiento
necesario para diseñar implementar y producir sistemas digitales.
Creación de herramientas de difusión que permitan el acceso de
este recurso a cualquier sector de la sociedad que esté interesado.
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17. Metodología Propuesta
Necesidades, Personal, Conocimientos
Empresa
Transferencia de conocimiento. Necesidades
Procesos de fabricación. de la
Comunidad linuxencaja sociedad
Metodologías de diseño.
Vigilancia Diseños de referencia.
Elección
Adquisición Pasantías. Creación.
Servicios. Soporte.
Adaptación Regalías. Capacitación.
Absorción Necesidades. Personal.
Aplicación Academia
Actualización de programas académicos.
Difusión
Generación de habilidades.
Investigación Universitaria
Creación de industria.
Actualización de programas académicos.
Creación/adaptación de metodologías
/procesos de diseño.
Necesidades, Personal, Conocimientos
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18. Metodología Propuesta Vigilancia
Vigilancia
Elección
Vigilancia Tecnológica
Adquisición
Detectar tecnologías emergentes.
Adaptación
Dinámica de la tecnología (obsolescencia).
Absorción
Soluciones tecnológicas disponibles
Aplicación
Difusión
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19. Metodología Propuesta Elección
Vigilancia Elección
Elección Evaluación del estado de la plataforma tecnológica existente para
Adquisición identificar facilidades y necesidades.
Adaptación Encontrar una tecnología que pueda ser implementada con el
estado actual de la plataforma tecnológica.
Absorción
Identificar los niveles de complejidad, para determinar una
Aplicación alternativa que pueda implementarse y de resultados a mediano y
corto plazo con no muy altas inversiones de capital.
Difusión
20. Metodología Propuesta Elección
Elección
Vigilancia
Elección
Adquisición
Adaptación
Absorción
Aplicación
Difusión
Figure: Comparación de costos entre FPGAs, arreglos de
compuertas y ASICs basado en celdas estándar, Fuente:
Application-Specific Integrated Circuits, MJS Smith
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21. Metodología Propuesta Adquisición
Adquisición
Vigilancia
Elección Adquisición de equipos que utilicen la tecnología que se desea
transferir.
Adquisición
Fácil adquisición.
Adaptación
Existen aplicaciones en gran parte de las actividades humanas.
Absorción No es necesario firmar acuerdos con países o con grandes
industrias.
Aplicación
Adquisición de plataformas de desarrollo hardware y software
Difusión
Identificación de herramientas de desarrollo.
22. Metodología Propuesta Adquisición
Adquisición
Vigilancia
Elección
Adquisición
Adaptación
Absorción
Aplicación
Difusión
Figure: Comparación del uso de sistemas operativos Fuente:
Venture Development Corp
23. Metodología Propuesta Adquisición
Adquisición
Vigilancia
Elección
Adquisición
Adaptación
Absorción
Aplicación
Difusión
Figure: Plataformas adquiridas para el estudio de los
sistemas emebebidos
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24. Metodología Propuesta Adaptación
Adaptación
Vigilancia
Se presenta cuando la sociedad encuentra posible y deseable
Elección realizar cambios para involucrar usos particulares de la tecnología.
Adquisición Metodología para el estudio gradual de la tecnología
Adaptación Adquisición de un dispositivo comercial.
Aplicar ingeniería inversa para identificar su arquitectura y
Absorción forma de programación.
Aplicación Generación de aplicaciones similares a la original.
Diseño y construcción local.
Difusión Transmisión de conocimientos a la academia y a la industria.
Documentación del proceso a todo sector de la sociedad.
25. Metodología Propuesta Adaptación
Adaptación: Arquitectura de un Sistema Embebido
Vigilancia
Elección UART
EBI
Control BUS NAND/NOR
Adquisición GPIO Flash
Secure
Adaptación Digital SDRAM
SD DDR/DDR2
Absorción CPU
PLL (ARM, MIPS)
-||- ROM
Aplicación OSC
I-Cache D-Cache
TIMER
MMU
Difusión JTAG
ICE
Boundary
27. Metodología Propuesta Adaptación
Adaptación: Flujo de Diseño Hardware
Vigilancia
SIE
Elección
Adquisición Restricciones
Adaptación LCD
Archivos de Síntesis:
diseño Xilinx webpack EBI
Absorción
Simulación
NAND FLASH Procesador FPGA
Aplicación TestBench
ICARUS JZ4725 Spartan 3E
GHDL
Difusión GPIO JTAG
USB
PC
28. Metodología Propuesta Adaptación
Adaptación: Flujo de Diseño SoC (softcore))
Encabezados
de librerías Encabezado ELF
Librerías .text
objcopy .text
.rodata
.rodata
Vigilancia Código fuente
Compilador
GCC
Enlazador
LD, GCC
.data
... .data
(ensamblador, C)
Instrucciones .bin
objetos .bss
Elección .debug
Script de enlazado:
Localización de las Ejecutable - ELF
Adquisición memorias
Adaptación
Maestro 0 Esclavo 0
Datos RAM
Absorción Maestro 1
Instrucciones
BOOT RAM
Aplicación lm32_cpu
Esclavo 1 .text
Interrupciones
.rodata
Difusión Interconexión .data
del bus
Instrucciones .bin
wishbone
Esclavo 2
UART Desarrollo software
Desarrollo hardware
Esclavo 3
SoC GPIOs
Código fuente HDL
(Verilog)
29. Metodología Propuesta Adaptación
Adaptación: Conocimientos adquiridos
Vigilancia
Elección
Plataforma Herramientas de desarrollo Programación Sistema Operativo y Aplica-
ciones
Adquisición Game Boy ARM GNU toolchian Puerto serie eCos, implementación de per-
iféricos en FPGAs.
Adaptación Zaurus ARM GNU toolchian Puerto serie Linux 2.4, sistema de archivos,
QT.
iPAQ H3600 ARM GNU toolchian Puerto serie Linux 2.4, Buildroot, QT.
Absorción Chumby ARM GNU toolchian Puerto serie Linux 2.6, u-boot, OpenEmbed-
ded, QT, flash.
Aplicación Ainol V2000 MIPS - ELF GNU toolchian Puerto serie Linux 2.6, openwrt, QT.
SUNGALE DPF MIPS - ELF GNU toolchian Puerto serie Linux 2.6, openwrt, QT.
Difusión B&N NOOK ARM GNU toolchian Puerto JTAG, serie Linux 2.6, Android Dalvik (VM).
30. Metodología Propuesta Adaptación
Adaptación: Metodología de diseño
Vigilancia
Elección
Adquisición Particionamiento
y mapeo
Adaptación
Verificación formal
Absorción Análisis
Aplicación
Difusión
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31. Metodología Propuesta Absorción
Absorción
La absorción es la capacidad del receptor para absorber
tecnología de un sector y la asimilación es la capacidad de
asimilar (analizar, procesar, interpretar y entender) y utilizarla en
otro sector
Vigilancia Se deben generar dos tipos de habilidades para soportar la
tecnología:
Elección
Técnicas: hardware, sistemas operativos, redes, tecnologías de
Adquisición la comunicación, aplicaciones SW.
Adaptación Humanas: Habilidades y conocimientos necesarios para
desarrollar, mantener, manipular, adaptar al entorno local y
Absorción futuro desarrollo.
Aplicación Mecanismos de aprendizaje para operar y cambiar la nueva
Difusión tecnología;
Banco de proyectos que pueden ser utilizados como base de
futuros desarrollos.
Cursos para la enseñanza de metodologías de diseño y
procesos de fabricación.
Metodologías de diseño y procesos de fabricación para generación
de productos propios.
32. Metodología Propuesta Absorción
Absorción: Plataforma ECB_ARM7
Vigilancia
Elección
Adquisición
Adaptación
RS232
Absorción Level shifter
UART
Control BUS
GPIO NAND/NOR
Flash
Aplicación Watch Dog
EBI
SDRAM
DDR/DDR2
CPU
-||- ARM7 RAM
CLOCK
Difusión OSC
ICE
TIMER
JTAG FTDI
Boundary JTAG CTRL
37. Metodología Propuesta Absorción
Absorción: Plataforma ECB_BF532
RS232
UART
Level shifter
Control BUS
PPI NAND/NOR
Flash
EBI
SSP SDRAM
DDR/DDR2
CPU
-||- Blackfin RAM
PLL
OSC
Vigilancia TIMER
ICE
JTAG FTDI
SPI Boundary JTAG CTRL
SPI
EEPROM
Elección
Adquisición
Adaptación
Absorción
Aplicación
Difusión
38. Metodología Propuesta Absorción
Absorción: Plataforma SIE
Vigilancia
Elección
Adquisición
Adaptación
Absorción
Aplicación
Difusión
39. Metodología Propuesta Absorción
Vigilancia
Elección Absorción: Resúmen plataformas
Adquisición
Plataforma CPU Capas Montaje Cant. OS Usuario
ECB_ARM7 ARM7,33M 2 local Manual. 2 eCos UN
Adaptación UN_UIS_XPORT ARM7,50M 2 local Manual. 2 eCos UN, UIS
ECB_AT91_V1 ARM920,180M 2 local Manual/Autom. 100 Linux UN, UIS, ULA, ENAP, UDFJC, USTA
ECB_AT91_V2 ARM920 180M 4 local Manual. 30 Linux UN, UIS, ULA, ENAP, UDFJC
Absorción ECBOT ARM920 180M 4 local Manual. 20 Linux UN, UIS
ECB_BF532 Blackfin 400M 4 local Manual. 5 uCLinux UN
Aplicación SIE MIPS32 300M 2 externo Autom. 80 Linux UN, UIS, ULA, ECI
Difusión
40. Metodología Propuesta Absorción
Absorción: Proceso de Fabricación de PCBs
Elaboración del esquemático
SI Esquemáticos NO
OK ?
Vigilancia Elaboración de la
lista de materiales (BOM)
Elección
Búsqueda, cotización y
compra de componentes
Adquisición
Formulación de criterios
para el ruteo
Adaptación
Montaje manual Montaje automatizado
Place & Route
Absorción
Generación del archivo
Aplicación Montaje manual SI
NO
para montaje automático (AI)
Layout
OK ?
Difusión Verificación visual Realización del Stencil.
Generación y verificación
de archivos gerber Montaje automático
Fabricación y verificación
del PCB Inspección de Rayos-X
Plan de pruebas
41. Metodología Propuesta Absorción
Absorción: Flujo de ingeniería inversa
Diseño, implementación y prueba
Adquirir un dispositivo comercial
de la placa de circuito impreso
que utilice este SoC
optimizada para la aplicación
(prototipo)
Vigilancia Compilar la cadena de
Herramientas GNU para Adaptación de las aplicaciones
La CPU del SoC software generadas anteriormente.
Elección
Aplicar ingeniería inversa para
Adquisición detectar formas de programación
(JTAG, serial)
Desarrollo software de la aplicación
Adaptación
Generación de aplicaciones
que se ejecuten en la memoria
Generación de documentos
Absorción interna del SoC
Aplicación Generación de aplicaciones
que se ejecuten en la memoria
externa del SoC y permitan grabar Producción
Las memorias no volátiles.
Difusión
Generación de una apliación
que se ejecuten en la memoria
externa del SoC y permitan grabar
las memorias no volátiles. Adquisición
Desarrollo software
Adaptación de un loader (u-boot)
y de un sistema operativo
(Linux, eCos)
Desarrollo hardware
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42. Metodología Propuesta Aplicación
Aplicación
Incorporación y aplicación del conocimiento adquirido a:
Vigilancia La academia (UNAL)
Elección Incorporaron metodologías modernas de diseño y
fabricación
Adquisición
Adaptación a la iniciativa CDIO (Concebir, Diseñar,
Adaptación Implementar y operar).
Absorción La industria (emQbit):
Evaluar el impacto del uso de esta tecnología en la
Aplicación
industria.
Difusión Obtener información sobre el estado de la industria
electrónica en el país.
Detectar los obstáculos que enfrentan nuevas empresas en
su ejercicio.
43. Metodología Propuesta Aplicación
Vigilancia Aplicación: Iniciativa CDIO
Elección
Adquisición Educar a los estudiantes para dominar un conocimiento más
profundo de los fundamentos técnicos.
Adaptación
Educar a los ingenieros para liderar la creación y operación
Absorción
de nuevos productos y sistemas.
Aplicación
Educar futuros investigadores para entender la importancia
Difusión estratégica y el valor de su trabajo.
44. Metodología Propuesta Aplicación
Aplicación: Estructura del plan de estudios CDIO
Vigilancia
Elección
Adquisición
Adaptación Proceso
Absorción
Aplicación
Difusión
Producto Sí mismo Equipo
45. Metodología Propuesta Aplicación
Aplicación: Implementación del plan de estudios CDIO
Vigilancia
RESULTADOS Que deben saber
Elección ESPERADOS DEL o ser capaces de hacer
APRENDIZAJE al finalizar el curso?
Adquisición
Adaptación
Que actividades son
Absorción apropiadas para los Como pueden
estudiantes para demostrar los
Aplicación desarrollar las estudiantes que
competencias? ACTIVIDADES DE adquirieron los
Difusión ENSEÑANZA Y EVALUACIONES niveles de competencia
APRENDIZAJE deseados?
46. Metodología Propuesta Aplicación
Aptitudes personales, profesionales e interpersonales
Competencias de las habilidades CDIO nivel 2 y 3
Nivel 1
APTITUDES PERSONALES Y PROFESIONALES
ED1 ED2 SE
Planteamiento y resolución de problemas de ingeniería EU
1 Identificación y formulación del problema EU
2 Modelamiento EU
3 Solución y recomendación EU
Experimentación y descubrimiento de conocimiento U
4 Formulación de hipótesis U
5 Investigación experimental U
Vigilancia Pensamiento sistemático EU
6 Pensamiento global U
Elección 7 Surgimiento e interacciones
Habilidades y actitudes personales
U
U
8 Pensamiento creativo IEU
Adquisición 9 Pensamiento crítico IEU
10 Toma de conciencia de conocimientos propios IEU
Adaptación 11 Curiosidad y aprendizaje permanente Habilidades y actitudes profesionales
12 Ética profesional, integridad, responsabilidad
U
U
13 Comportamiento profesional U
Absorción 39 Confianza y lealtad IEU
Nivel 1
HABILIDADES INTERPERSONALES
ED1 ED2 S.E.
Aplicación Equipo de trabajo EU
14 Formar grupos efectivos EU U U
Difusión 15 Equipo de liderazgo EU U U
40 Equipo Técnico y Multi-disciplinario EU U U
Comunicaciones estructuradas EU
16 Estrategia de comunicación EU U U
17 Estructura de la comunicación EU U U
18 Comunicación Escrita EU U U
19 Comunicación Electrónica EU U U
20 Presentación Oral EU U U
Comunicación en Idioma Extranjero U
21 Inglés U
Comunicaciones Informales: Relacionarse con los demás U
41 Preguntar, Escuchar y Dialogar EU U U
42 Negociación, compromiso y resolución de conflictos EU U U
43 Establecimiento de conexiones IEU U U
47. Metodología Propuesta Aplicación
Electrónica Digital 2 Electrónica Digital 1
Sistemas Embebidos
Especificación
Del sistema
Diagramas de Flujo Diagramas de Flujo Modelo Diagramas de Flujo
del sistema
Procesador
Periféricos Diagrama de Bloques
Vigilancia Librerías Procesador Arquitectura Camino de datos
Sistema Operativo Periféricos del sistema Máquina de control
Interfaz con la aplicación
Elección
Tareas Hardware
Adquisición Tareas Hardware
(Periféricos)
Tareas Hardware
(Periféricos) Particionamiento Particionamiento únicamente
Tareas Software Tareas Software SW HW
Adaptación (procesador) (procesador)
Absorción
Simulación Simulación
Aplicación
Difusión
Tareas Hardware
en PLDs Tareas SW y HW Compilación Síntesis PLDs
Tareas Software en PLDs
en SoC
Tarjetas de Desarrollo Tarjetas de Desarrollo
Tarjetas de desarrollo Prototipado Para FPGAs
Para FPGAs
Hardware propio con
FPGAs y SoCs
Pruebas
48. Metodología Propuesta Aplicación
Habilidades C.D.I.O. Sistemas en el contexto Empresarial, Social y
Ambiental - Innovación
Nivel 1
HABILIDADES CDIO
ED1 ED2 S.E.
Contexto Externo, Social, Económico y Ambiental IEU
22 Rol y responsabilidad de los Ingenieros IEU
23 Impacto sobre la sociedad y el medio ambiente IEU
Vigilancia 24 Cuestiones y valores actuales IEU
44 Sostenibilidad y necesidad de un desarrollo sostenible IE IE IE
Elección Empresa y contexto empresarial EU
25 Interesados en la empresa, metas y objetivos I
Adquisición 26 Espíritu Empresarial Técnico I
27 Trabajo exitoso en organizaciones I
Adaptación 45 Finanzas y Economía de los Proyectos de Ingeniería IE IE IE
Concepción y Administración de Sistemas en Ingeniería. IEU
Absorción 28 Entender las necesidades y establecer las metas IEU EU U
29 Definir la función, concepto y arquitectura IEU EU U
Aplicación
Diseño IEU
Difusión 30 Proceso de Diseño IEU EU U
31 Fases del proceso de Diseño y enfoques IEU EU U
32 Utilización de conocimiento científico en el diseño IEU EU U
33 Diseño específico IEU EU U
34 Diseño multi-disciplinario I E U
Implementación EU
35 Proceso de fabricación Hardware IEU EU U
36 Proceso de Implementación de Software I EU U
37 Integración Software - Hardware I EU U
38 Pruebas, verificación, validación y certificación IE EU U
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