Transferencia tecnologica´ y de conocimientos en el diseno˜ de sistemas embebidos Carlos Ivan´ Camargo Bareno˜ Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingenier´ıa, Departamento de Ingenier´ıa Electrica´ y Electronica´ Bogota,´ Colombia 2011 Transferencia tecnologica´ y de conocimientos en el diseno˜ de sistemas embebidos Carlos Ivan´ Camargo Bareno˜ Tesis presentada como requisito parcial para optar al t´ıtulo de: Doctor en Ingenier´ıa Electrica´ Director: Ph.D. Luis Fernando Nino˜ Vasquez´ L´ınea de Investigacion:´ Transferencia Tecnologica´ Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingenier´ıa, Departamento de Ingenier´ıa Electrica´ y Electronica´ Bogota,´ Colombia 2011 A mis padres, a paito por su confianza ciega y por estar siempre disponibles en todo momento A mi amada esposa, por su infinita paciencia, compren- sion´ y ternura, y por ultimo´ a mi amado y esperado camarguito por darme una razon´ mas´ para hacer de este pa´ıs un mejor sitio para vivir. Agradecimientos Deseo expresar mis mas´ sinceros agradecimientos a Luis Fernando Nino,˜ quien sin su ayuda y con- fianza no habr´ıa podido terminar este trabajo. Asimismo, quiero agradecer a mis amigos del Depar- tamento de Ingenier´ıa Electrica´ y Electronica´ (John Jairo, Ivan,´ Sebastian, Carlos Sanchez, Pablo, John) por su constante apoyo; a Andres´ Calderon´ companero˜ leal en este proceso de aprendizaje, mil gracias por su ayuda desinteresada; y a mis estudiantes quienes me han ensenado˜ que el componente humano es lo mas´ importante de todo proceso de ensenanza.˜ IX Resumen El presente trabajo pretende ser el punto de partida de un proceso de transferencia tecnologica´ y de conocimientos exitoso en el area´ de diseno˜ digital de sistemas embebidos que contribuya a dar solucion´ al problema de atraso y dependencia tecnologica´ de la industria electronica´ nacional. Para lograr esto, se aplico´ una metodolog´ıa informal y publica´ para transferencia tecnologica´ con el fin de: detectar las necesidades del pa´ıs; adquirir, asimilar y aplicar los conocimientos necesarios para producir sistemas digitales que utilizan tecnolog´ıas y metodolog´ıas de diseno˜ modernas. Utilizando la capacitacion´ como canal para la transferencia se creo´ un plan de estudios para la l´ınea de electronica´ digital que ayuda a formar en los profesionales las habilidades necesarias para concebir, disenar,˜ im- plementar y operar sistemas digitales. Para ayudar en el proceso de ensenanza/aprendizaje˜ y con el fin de facilitar la difusion´ en la industria, se disenaron˜ una serie de plataformas hardware que pueden ser utilizadas como disenos˜ de referencia en la fabricacion´ de nuevos productos, la informacion´ necesaria para entender, reproducir, modificar y programarlas se encuentra disponible a quien este´ interesado. Finalmente, tomando como referencia el movimiento de software libre y codigo´ abierto se difundiran´ los resultados de este trabajo a todos los sectores de la sociedad. Palabras clave: Transferencia tecnologica,´ sistemas embebidos, diseno˜ digital, educacion´ en inge- nier´ıa . Abstract Es el mismo resumen pero traducido al ingles.´ Se debe usar una extension´ maxima´ de 12 renglones. Al final del Abstract se deben traducir las anteriores palabras claves tomadas del texto (m´ınimo 3 y maximo´ 7 palabras), llamadas keywords. Es posible incluir el resumen en otro idioma diferente al espanol˜ o al ingles,´ si se considera como importante dentro del tema tratado en la investigacion,´ por ejemplo: un trabajo dedicado a problemas lingu¨´ısticos del mandar´ın seguramente estar´ıa mejor con un resumen en mandar´ın. Keywords: technology transfer, embedded systems, digital design, engineering education Contenido Agradecimientos VII Resumen IX Siglas XVII 1. Introduccion´ 2 1.0.1. Sistemas Embebidos . .3 1.0.2. ¿Por que´ los Sistemas Embebidos? . .4 1.1. Estado de la Industria Electronica´ en Colombia . .4 1.2. El Conocimiento como Bien Publico´ . .7 1.3. Propuesta de Metodolog´ıa para la Transferencia Tecnologica´ y de Conocimientos . .9 2. Transferencia Tecnologica´ 12 2.1. Introduccion.......................................´ 12 2.2. Tecnolog´ıa........................................ 12 2.3. Concepto de Transferencia Tecnologica´ . 14 2.3.1. Tipos de Transferencia Tecnologica´ . 14 2.3.2. Canales para la Transferencia de Tecnolog´ıa . 15 2.4. Obstaculos´ para una Transferencia Exitosa . 17 2.5. Recomendaciones para una Transferencia Exitosa . 18 2.6. Metodolog´ıa Propuesta . 21 2.6.1. Etapas de la Metodolog´ıa............................ 21 2.6.2. Factores Formales e Informales . 24 3. Implementacion´ de la Metodolog´ıa 27 3.1. Introduccion.......................................´ 27 3.1.1. Que´ es un Sistema Embebido . 27 3.1.2. Arquitectura . 27 3.1.3. Aplicaciones . 28 3.1.4. Metodolog´ıa de Diseno.............................˜ 29 3.2. Implementacion´ de la Metodolog´ıa........................... 31 3.2.1. Seleccion´ de la Tecnolog´ıa........................... 31 3.2.2. Adquisicion´ de Tecnolog´ıa........................... 35 3.2.3. Adaptacion...................................´ 38 3.2.4. Absorcion´ y Asimilacion............................´ 47 3.2.5. Aplicacion´ ................................... 55 3.2.6. Difusion´ y Desarrollo . 58 Contenido XI 4. Plan de Estudios Para la Ensenanza/Aprendizaje˜ de Sistemas Embebidos 65 4.1. Introduccion.......................................´ 65 4.1.1. La Iniciativa CDIO . 66 4.1.2. Estructura del Plan de Estudios CDIO . 67 4.2. Implementacion´ del Plan de Estudios CDIO . 68 4.2.1. Definicion´ e Identificacion´ de las Habilidades CDIO . 69 4.3. Integracion´ de las Habilidades CDIO al Plan de Estudios . 71 4.3.1. Metodolog´ıa de Diseno.............................˜ 71 4.3.2. Objetivos de Aprendizaje - Dominio Cognitivo . 71 4.3.3. Dominio Afectivo . 76 4.3.4. Dominio Psicomotor . 77 4.3.5. Metodolog´ıa .................................. 77 4.3.6. Integracion´ de SIE con los Cursos de la L´ınea de Electronica´ Digital . 79 4.4. Desarrollo de Metodos´ de Evaluacion´ ......................... 82 4.5. Actividades . 83 4.6. Discusion........................................´ 85 5. El Conocimiento Como Bien P ´ublico y su Papel en la Difusion´ Tecnologica´ 88 5.1. Introduccion.......................................´ 88 5.2. El Conocimiento como Bien Publico´ . 89 5.2.1. Auto-Gobierno . 89 5.3. Movimiento Software Libre y Codigo´ Abierto (FOSS) . 92 5.4. Hardware Copyleft . 95 5.4.1. Reglas . 96 5.4.2. Recursos . 99 5.5. Flujo de Diseno˜ Utilizando Hardware Copyleft .................... 102 5.6. Discusion........................................´ 104 6. Conclusiones y trabajo Futuro 107 6.1. Trabajo Futuro . 109 A. Relaciones con la industria y la Academia. 111 A.1. Introduccion.......................................´ 111 A.2. Relaciones con la industria . 111 A.2.1. emQbit ltda. 111 A.2.2. e-modust . 124 A.2.3. Importex . 124 A.2.4. em-electronics . 124 A.2.5. Microensamble . 124 A.2.6. SAR SA . 125 A.3. Relaciones con la academia . 127 A. Art´ıculos 128 A.1. Aplicaciones . 128 A.1.1. En Hardware Evolutivo . 128 A.1.2. Aplicaciones en Robotica´ . 128 XII Contenido A.2. Sobre la Metodolog´ıa.................................. 128 Bibliograf´ıa 129 Lista de Figuras 1.1. Clasificacion´ general de los bienes. fuente: [12] . .8 1.2. Modelo de transferencia tecnologica.´ . .9 2.1. Modelo del proceso de transferencia de tecnolog´ıa indicando la composicion´ de los canales formales e informales . 13 2.2. Resumen de las recomendaciones para una transferencia tecnologica´ exitosa . 20 2.3. Etapas de la metodolog´ıa propuesta para la transferencia tecnologica´ y de conocimientos en el area´ de diseno˜ de sistemas embebidos . 21 2.4. Canales formales e informales del proceso de transferencia tecnologica´ . 24 3.1. Arquitectura de un Sistema Embebido . 28 3.2. Aplicaciones de los Sistema Embebidos Fuente: TATA Consultancy services . 29 3.3. Flujo de diseno˜ de un sistema embebido [29] . 30 3.4. Comparacion´ del uso de sistemas operativos Fuente: Venture Development Corp . 36 3.5. Arquitectura t´ıpica de un sistema embebido que utiliza SoC con memoria volatil´ interna 40 3.6. Arquitectura t´ıpica de un sistema embebido que utiliza SoC sin memoria volatil´ interna 41 3.7. Flujo de diseno˜ software para creacion´ de aplicaciones. 42 3.8. Inicializacion´ de un SoC cuando las memorias no volatiles´ no estan´ programadas. 43 3.9. Inicializacion´ de un SoC cuando la memoria no volatil´ esta´ programada, parte 1. 44 3.10. Inicializacion´ de un SoC cuando la memoria no volatil´ esta´ programada, parte 2. 44 3.11. Cadena Boundary Scan fuente: Texas Instruments. 45 3.12. Estructura del kernel de Linux. 46 3.13. Plataforma de desarrollo ECB ARM7 . 48 3.14. Plataforma de desarrollo UNAL UIS XPORT . 49 3.15. Plataforma de desarrollo ECB AT91 V1 . 49 3.16. Plataforma de desarrollo ECB AT91 V2 . 50 3.17. Plataforma de desarrollo ECBOT . 51 3.18. Plataforma de desarrollo ECB BF532 . 51 3.19. Plataforma de desarrollo SIE . 52 3.20. Plataforma de desarrollo STAMP . 52 3.21. Flujo de diseno˜ para las placas de circuito impreso . 53 3.22. Flujo de actividades para la apropiacion´ de conocimiento . 55 3.23. Funcionalidad del sistema distribuido de control de versiones git ........... 60 4.1. Bloques constructores de conocimiento, habilidades y actitudes necesarias para concebir, disenar,˜ implementar y operar sistemas en el contexto social y empresarial fuente:[63] . 67 4.2. Objetivos, actividades, y evaluacion:´ . 68 4.3. Metodolog´ıa de diseno˜ para el area´ de Sistemas Digitales .