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\chapter{Sistemas Embebidos}
\label{ch:embedded}
\section{Introducción}
Uno de los objetivos de este trabajo, es la creación de una plataforma Embebida que permita la apropiación de nuevas herramientas y metodologías de diseño.
El mercado de los sistemas embebidos continúa en aumento y su campo de acción se ha extendido en casi todas las actividades humanas.
Según BBC, inc. \footnote{http://www.bccresearch.com/} el mercado para el software embebido puede crecer de \$1.6 billones a \$3.5 billones en 2009,
con una tasa de crecimiemto anual (AAGR) del 16\%, mientras la tasa de crecimiento para las tarjetas embebidas es del 10\%. (Favor ver Figura \ref{GESM}).
\begin{figure}[H]
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/embedded_system_market} \end{center}
% \includegraphics[scale=.6]{./images/glob-emb-software-rev-regio} \end{center}
\caption{Mercado Global de Sistemas Embebidos 2003-2009. Fuente: BCC Inc.} \label{GESM}
\end{figure}
Esto unido a: el gran nivel de integración obtenido por la industria de los semiconductores en los \textit{SOC}, la disponibilidad de herramientas software
de desarrollo gratuitas (compiladores, simuladores, librerías, Sistemas Operativos) abre grandes posibilidades comerciales para paises en vía de
desarrollo ya que no son necesarias grandes inversiones de capital para la implementación de estos sistemas.
Más de un billón de dispositivos embebidos fueron vendidos en el 2004, según \textit{Venture Development Corporation (VDC)}. De acuerdo con VDC
el porcentaje de dispositivos basados en Sistemas Operativos comerciales tiende a disminuir callendo del 43.1\% en 2001 a 37.1\% en 2004, esta tendencia
se debe al aumento de complejidad de los dispositivos y a las necesidades de conexión (tales como Ethernet, bluetooth, WiFi, etc); además, la
caida de precios del hardware, elimina la necesidad de eficiencia en el manejo de recursos proporcionada por muchos productos comerciales. Otro factor
es el deseo de utilizar el mismo Sistema Operativo para varios proyectos.
Recientes investigaciones de VDC sugieren que entre el 13 y el 15\% de los desarrolladores utilizan linux como su sistema operativo principal, y se espera
que esta cifra aumente al madurar la tecnología y el soporte de los recursos de la comunidad aumenten. La figura \ref{os_trends} muestra una encuenta
realizada a 932 desarrolladores de todo el mundo por \textit{linuxdevices} \footnote{http://www.linuxdevices.com}
\begin{figure}[H]
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/embedded_OS_sourcing_trends} \end{center}
\caption{Preferencia de Sistema Operativo para Sistemas Embebidos 2003-2007. Fuente: linuxdevices.} \label{os_trends}
\end{figure}
La elección de Linux como herramienta de desarrollo esta fuertemente influenciada por su caracter libre, la gran disponibilidad de herramientas de
desarrollo, aplicaciones, librerías y la posibilidad de modificar o adaptar código ya existente.
El corazón de todo sistema embebido es su procesador, en la actualidad existen diversos fabricantes que ponen a disposición de los desarrolladores
\textit{System On Chip} (SOC) que incluyen una gran variedad de periféricos que incluyen dispositivos de comunicación (UARTs, USB, Ethernet),
interface con el humano (Controladores de: LCD, tarjetas de sonido, dispositivos touch screen), almacenamiento (memorias: RAM, SDRAM, SD, MMC).
Al incluir la mayoría de los periféricos en el mismo Chip se reduce el espacio de la placa de circuito impreso (PCB) y se reduce la posibilidad de
errores debido a interconexión y contrario a lo que se podría esperar, el costo de este SOC es muy bajo (en comparación con el costo de cada periférico
por separado). La figura \ref{cpu_trends} muestra la preferencia de los desarrolladores encuestados por \textit{linuxdevices}.
\begin{figure}[H]
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/embedded_processor_preference_history} \end{center}
\caption{Preferencia de CPU para Sistemas Embebidos 2004-2007. Fuente: linuxdevices.} \label{cpu_trends}
\end{figure}
Como puede verse en la Figura \ref{cpu_trends} existe una clara preferencia entre los procesadores x86 y los procesadores ARM, siendo estos últimos
los más populares en dispositivos de consumo como PDAs, Routers, teléfonos celulares, consolas de juego portátiles.\ref{cpu_trends}
\section{Definición}
Un Sistema Embebido es un sistema de propósito específico en el cual, el computador es encapsulado completamente por el dispositivo que el controla.
A diferencia de los computadores de propósito general, un Sistema Embebido realiza tareas pre-definidas, lo cual permite su optimización, reduciendo
el tamaño y costo del producto \cite{Wik}
\subsection{Características}
\begin{itemize}
\item Los sistemas embebidos son diseñados para una aplicación
espec\'{\i}fica, es decir, estos sistemas realizan un grupo de funciones
previamente definidasm y una vez el sistema es diseñado, no se puede cambiar
su funcionalidad. Por ejemplo, el control de un asensor siempre realizar\'a
las mismas acciones durante su vida \'util.
\item Debido a su interacción con el entorno los ES deben cumplir
esctríctamente restricciones temporales. El t\'ermino {\textit{Sistemas
de Tiempo Real}} es utilizado para enfatizar este aspecto.
\item Los Sistemas Embebidos son heterog\'eneos, es decir, est\'an
compuestos por componentes Hardware y Software. Los componentes Hardware,
como ASICs y Dispositivos L\'ogicos Programables (PLD) proporcionan la
velocidad de ejecuci\'on y el cosumo de potencia necesarios en algunas
aplicaciones.
\item Los Sitemas Embebidos tienen grandes requerimientos en t\'erminos de
confiabilidad. Errores en aplicaciones como la aviaci\'on y el
automovilismo, pueden tener consecuencias desastrosas.
\end{itemize}
\subsection{Arquitectura}
En la Figura \ref{es_arch} se muestra la arquitectura típica de un Sistema Embebido. La cual integra un componente hardware, implementado ya sea
en un PLD (CPLD, FPGA) o en un ASIC, conocido con el nombre de periféricos y un componente software (procesador o DSP) capáz de ejecutar software,
la parte del procesador está dividida en la CPU (En algunos casos posee una caché) y las unidades de Memoria.
\begin{figure}
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/ES_Architecture} \end{center}
\caption{Arquitectura de un Sistema Embebido}\label{es_arch}
\end{figure}
Al momento de diseñar un Sistema Embebido encontramos las siguientes opciones:
\begin{itemize}
\item Componente HW y SW Integrado en un dispositivo semiconductor (SoC): En la actualidad existen muchas compañías que fabrican procesadores de 32 bits
integrados a una gran variedad de periféricos, lo cual simplifica el diseño y reduce costos. \footnote{http://www.sharpsma.com, http://www.atmel.com,
http://www.cirrus.com, http://www.samsung.com, http://www.freescale.com, etc}. Este tipo de implementación es muy popular en los dispositivos de consumo
masivo (Reproductores de MP3, consolas de juego, etc), debido a los grandes niveles de producción (del orden de millones de unidades) resulta más económico
contar con un dispositivo que integre el mayor número de funcionalidades, esto disminuye el costo de componentes y reduce el área de circuito impreso.
\item Componente SW en un SoC y componente HW en una FPGA: Cuando no existen en el mercado un SoC con la cantidad de periféricos requerida para una
determinada aplicación, o con una funcionalidad específica, es necesario recurrir a la utilización de dispositivos comerciales que implementen dicha
operación, en algunas ocaciones el periférico puede relizar funciones poco comúnes y no se proporciona comercialmente, la solución es entonces, implementar estas funcionalidades en una FPGA; también se recomienda la utilización de FPGAs en sistemas que requieren la utilización de la misma funcionalidad un gran número de veces (Puertos seriales, Pines de Entrada/Salida). Esta decisión esta atada al nivel de producción, ya que al incluir una FPGA aumenta el costo global del proyecto.
\item Componente SW y HW en una FPGA: Esta es tal vez la opción más flexible, pero la de menor desempeño, ya que al utilizar los recursos lógicos de la FPGA para la implementación del procesador (softcore) la longitud de los caminos de interconexión entre los bloques lógicos aumentan el retardo de las señales, lo cual disminuye la máxima velocidad de funcionamiento. Los procesadores \textit{softcore} más populares en la actualidad son:
\begin{itemize}
\item Microblaze y Picoblaze de Xilinx\footnote{http://www.xilinx.com}
\item Leon de Gaisler Research \footnote{http://www.gaisler.com/}
\item LatticeMico32 de Lattice Semiconductors\footnote{http://www.latticesemi.com}
\item OpenRisc \footnote{http://www.opencores.com}
\end{itemize}
\end{itemize}
\section{Metodología de Diseño}
El proceso de diseño de un Sistema Embebido comienza con la {\textit{especificaci\'on del sistema}}, (ver Figura \ref{des_flow}), en este
punto se describe la funcionalidad y se definen las restricciones
f\'{\i}sicas, el\'ectricas y econ\'omicas. Esta especificaci\'on debe ser muy
general y no deben existir dependencias (tecnol\'ogicas, metodol\'ogicas) de
ning\'un tipo, se suele utilizar lenguajes de alto nivel, como UML, C++. La
especificaci\'on puede ser verificada a trav\'es de una serie de pasos de
an\'alisis cuyo objetivo es determinar la validez de los algor\'{\i}tmos
seleccionados, por ejemplo, determinar si el algoritmo siempre termina, los
resultados satisfacen las especificaciones. Desde el punto de vista de la
re-utilizaci\'on, algunas partes del funcionamiento global deben tomarse de
una librer\'{\i}a de algor\'{\i}tmos existentes.
\begin{figure}
\begin{center} \includegraphics[scale=.55]{./images/design_flow} \end{center}
\caption{Flujo de Diseño de un Sistema Embebido \cite{Cor05}}\label{des_flow}
\end{figure}
Una vez definidas las especificaciones del sistema se debe realizar un
modelamiento que permita extraer de estas la funcionalidad. El modelamiento es
crucial en el diseño ya que de \'el depende el paso existoso de la
especificaci\'on a la implementaci\'on. Es importante definir que modelo
matem\'atico debe soportar el entorno de diseño. Los modelos m\'as utilizados
son: M\'aquinas de estados finitos, diagramas de flujos de datos, Sistemad de
Eventos Discretos y Redes de Petri. Cada modelo posee propiedades
matem\'aticas que pueden explotarse de forma eficiente para responder
preguntas sobre la funcionalidad del sistema sin llevar a cabo dispendiosas
tareas de verificaci\'on. \ Todo modelo obtenido debe ser verificado para
comprobar que cumple con las restricciones del sistema.
Una vez se ha obtenido el modelo del sistema se procede a determinar su
{\textit{arquitectura}}, esto es, el n\'umero y tipo de componentes y su
inter-conexi\'on. Este paso no es m\'as que una exploraci\'on del espacio de
diseño en b\'usqueda de soluciones que permitan la implementaci\'on de una
funcionalidad dada, y puede realizarse con varios criterios en mente: Costos,
confiabilidad, viabilidad comercial.
Utilizando como base la arquitectura obtenida en el paso anterior las tareas
del modelo del sistemas son mapeadas dentro de los componentes. Esto es,
asignaci\'on de funciones a los componentes de la arquitectura. Existen dos
opciones a la hora de implementar las tareas o procesos:
\begin{enumerate}
\item Implementaci\'on Software: La tarea se va a ejecutar en un procesador.
\item Implementaci\'on Hardware: La tarea se va a ejecutar en un sistema
digital dedicado.
\end{enumerate}
Para cumplir las especificaciones del sistema algunas tareas deben ser
implementadas en Hardware, esto con el f\'{\i}n de no ocupar al procesador en
tareas c\'{\i}clicas, un ejemplo t\'{\i}pico de estas tareas es la
generaci\'on de bases de tiempos. La decisi\'on de que tareas se implementan
en SW y que tareas se implementan en HW recibe el nombre de
{\textit{particionamiento}}, esta selecci\'on es fuertemente dependiente de
restricciones econ\'omicas y temporales.
Las tareas Software deben compartir los recursos que existan en el sistema
(procesador y memoria), por lo tanto se deben hacer decisiones sobre el orden
de ejecuci\'on y la prioridad de estas. Este proceso recibe el nombre de
{\textit{planificaci\'on}}. En este punto del diseño el modelo debe incluir
informaci\'on sobre el mapeo, el particionamiento y la planificaci\'on del
sistema.
Las siguientes fases corresponden a la implementaci\'on del modelo, para esto
las tareas hardware deben ser llevadas al dispositivo elegido (ASIC o FPGA) y
se debe obtener el $''$ejecutable$''$ de las tareas software, este proceso
recibe el nombre de {\textit{s\'{\i}ntesis}} HW y SW respectivamente, as\'{\i}
mismo se deben sintetizar los mecanismos de comunicaci\'on.
El proceso de prototipado consiste en la realizaci\'on f\'{\i}sica del
sistema, finalmente el sistema f\'{\i}sico debe someterse a pruebas para
verificar que se cumplen con las especificaciones iniciales.
Como puede verse en el flujo de diseño existen realimentaciones, estas
realimentaciones permiten depurar el resultado de pasos anteriores en el caso
de no cumplirse con las especificaciones iniciales.
\section{Herramientas Software de libre distribución \textit{GNU toolchain}}
En el mercado existe una gran variedad de herramientas de desarrollo para Sistemas Embebidos,
sin embargo, en este estudio nos centraremos en el uso de las herramientas de libre distribución;
esta elección se debe a que la mayoría de los productos comerciales utilizan el toolchain de GNU\footnote{http://www.gnu.org} internamente y proporcionan un entorno gráfico para su fácil manejo. Otro factor considerado a la hora de realizar nuestra elección es el económico, ya que la mayoría de los productos comerciales son costosos y poseen soporte limitado. Por otro lado, el toolchain de GNU es utilizado ampliamente en el medio de los diseñadores de sistemas embebidos y se encuentra un gran soporte en múltiples foros de discusión (ver Figura \ref{tools}).
\begin{figure}[h]
\begin{center} \includegraphics[scale=.7]{./images/embedded-linux-tool-trends-sm} \end{center}
\caption{Tendencia de utilización de herramientas de desarrollo}\label{tools}
\end{figure}
\subsubsection{GNU binutils\cite{A1}}
Son una colección de utilidades para archivos binarios y estan compuestas por:
\begin{itemize}
\item \textbf{addr2line} Convierte direcciones de un programa en nombres de archivos y números de línea. Dada una dirección y un ejecutable, usa la información de depuración en el ejecutabe para determinar que nombre de atchivo y número de lpinea está asociado con la dirección dada.
\item \textbf{ar} Esta utilidad crea, modifica y extrae desde ficheros. Un fichero es una colección de otros archivos en una estructura que hace posible obtener los archivos individuales miembros del archivo.
\item \textbf{as} Utilidad que compila la salida del compilador de C (GCC).
\item \textbf{c++filt} Este program realiza un mapeo inverso: Decodifica nombres de bajo-nivel en nombres a nivel de usuario, de tal forma que el linker pueda mantener estas funciones sobrecargadas (overloaded) ``from clashing''.
\item \textbf{gasp} GNU Assembler Macro Preprocessor
\item \textbf{ld} El \textit{linker} GNU combina un número de objetos y ficheros, re-localiza sus datos y los relaciona con referencias. Normalmente el último paso en la construcción de un nuevo programa compilado es el llamado a ld.
\item \textbf{nm} Realiza un listado de símbolos de archivos tipo objeto.
\item \textbf{objcopy} Copia los contenidos de un archivo tipo objeto a otro. \textit{objcopy} utiliza la librería GNU BFD para leer y escribir el archivo tipo objeto. Permite esccribibr el archivo destino en un formato diferente al del archivo fuente.
\item \textbf{objdump} Despliega información sobre archivos tipo objeto.
\item \textbf{ranlib} Genera un índice de contenidos de un fichero, y lo almacena en él.
\item \textbf{readelf} Interpreta encabezados de un archivo ELF.
\item \textbf{size} Lista el tamaño de las secciones y el tamaño total de un archivo tipo objeto.
\item \textbf{strings} Imprime las secuencias de caracteres imprimibles de almenos 4 caracteres de longitud.
\item \textbf{strip} Elimina todos los símbolos de un archivo tipo objeto.
\end{itemize}
\subsubsection{GNU Compiler Collection}
El \textit{GNU Compiler Collection} normalmente llamado GCC, es un grupo de compiladores de lenguajes de programación producido por el proyecto GNU. Es el compilador standard para el software libre de los sistemas operativos basados en Unix y algunos propietarios como Mac OS de Apple. Soporta los siguientes lenguajes: ADA, C, C++, Fortran, Java, Objective-C, Objective-C++ para las arquitecturas: Alpha, ARM, Atmel AVR, Blackfin, H8/300, System/370, System/390, IA-32 (x86) and x86-64, IA-64 i.e. the "Itanium", Motorola 68000, Motorola 88000, MIPS, PA-RISC, PDP-11, PowerPC, SuperH, SPARC, VAX, Renesas R8C/M16C/M32C, MorphoSys.
Como puede verse GCC soporta una gran cantidad de lenguajes de programación, sin embargo, en el presente estudio solo lo utilizaremos como herramienta de compilación para C y C++. Una característica de resaltar de GCC es la gran cantidad de plataformas que soporta, esto lo hace una herramienta Universal para el desarrollo de sistemas embebidos, el código escrito en una plataforma (en un lenguaje de alto nivel) puede ser implementado en otra sin mayores cambios, esto elimina la dependencia entre el código fuente y el HW\footnote{Esto recibe el nombre de re-utilización de código}, lo cual no ocurre al utilizar lenguaje ensamblador.
Por otro lado, el tiempo requerido para realizar aplicaciones utilizando C o C++ disminuye, ya que no es necesario aprender las instrucciones en assembler de una plataforma determinada; además, la disponibilidad de librerías de múltiples propósitos reduce aún más los tiempos de desarrollo, permitiendo de esta forma tener bajos tiempos \textit{time to market} y reducir de forma considerable el costo del desarrollo.
\subsubsection{GNU Debugger}
El depurador oficial de GNU (GDB), es un depurador que al igual que GCC tiene soporte para múltiples lenguajes y plataformas. GDB permite al usuario monitorear y modificar las variables internas del programa y hacer llamado a funciones de forma independiente a la ejecución normal del mismo. Además, permite establecer sesiones remotas utilizando el puerto serie o TCP/IP. Aunque GDB no posee una interfaz gráfica, se han desarrollado varios front-ends como DDD o GDB/Insight.
\subsubsection{Librerías C}
Adicionalmente es necesario contar con una librería que proporcione las librerías standard de C: stdio, stdlib, math; las más utilizadas en sistemas embebidos son:
\begin{itemize}
\item \textbf{glibc\footnote{http://www.gnu.org/software/libc/}} Es la librería C oficial del proyecto GNU. Uno de los inconvenientes al trabajar con esta librería en sistemas embebidos es que genera ejecutables de mayor tamaño que los generados a partir de otras librerías, lo cual no la hace muy atractiva para este tipo de aplicaciones.
\item \textbf{uClibc\footnote{http://uclibc.org/}} Es una librería diseñada especialmente para sistemas embebidos, es mucho más pequeña que \textbf{glibc}.
\item \textbf{newlib\footnote{http://sources.redhat.com/newlib/}} Al igual que \textbf{uClibc}, está diseñada para sistemas embebidos. El típico ``Hello, world!'' ocupa menos de 30k en un entorno basado en newlib, mientras que en uno basado en glibc, puede ocupar 380k \cite{BG}.
\item \textbf{diet libc\footnote{http://www.fefe.de/dietlibc/}} Es una versión de \textit{libc} optimizada en tamaño, puede ser utilizada para crear ejecutables estáticamente enlazados para linux en plataformas alpha, arm, hppa, ia64, i386, mips, s390, sparc, sparc64, ppc y x86\_64.
\end{itemize}
\subsection{Flujo de diseño software}
En la figura \ref{toolchain_flow} se ilustra la secuencia de pasos que se realizan desde la creación de un archivo de texto que posee el código fuente de una aplicación hasta su implementación en la tarjeta de desarrollo.
\begin{figure}[h]
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/SW_design_flow} \end{center}
\caption{Flujo de diseño SW utilizando la cadena de herramientas GNU}\label{toolchain_flow}
\end{figure}
A continuación se realiza una breve descripción de los pasos necesarios para generar un ejecutable para un sistema embebido:
\begin{enumerate}
\item \textbf{Escritura del código fuente:} Creación del código fuente en cualquier editor de archivos de texto.
\item \textbf{Compilación:} Utilizando el compilador gcc se compila el código fuente; vala la pena mencionar que en este punto el compilador solo busca en los encabezados (\textit{headers}) de las librerías la definición de una determinada función, como por ejemplo el \textit{printf} en el archivo \textit{stdio.h}. Como resultado de este paso se obtiene un archivo tipo objeto.
\item \textbf{Enlazado:} En esta etapa se realizan dos tareas:
\begin{enumerate}
\item Se enlazan los archivos tipo objeto del proyecto, junto con las librerías, si una determinada función no es edfinida por ninguna de las librerías pasadas como parámetro al linker, este generará un error y no se generará el ejecutable.
\item Se define la posiciónes físicas de las secciones del ejecutable tipo ELF, esto se realiza a través de un link de enlazado el cual define de forma explícita su localización.
\end{enumerate}
\item \textbf{Extracción del archivo de programación} En algunas aplicaciones es necesario extraer únicamente las secciones que residen en los medios de almacenamiento no volátil y eliminar las demás secciones del ejecutable. Esto se realiza con la herramiento \textit{objcopy}, la cual, permite generar archivos en la mayoría de los formatos soportados por los programadores de memorias y procesadores, como por ejemplo S19 e Intel Hex.
\item \textbf{Descarga del programa a la plataforma}. Dependiendo de la plataforma existen varios métodos para descargar el archivo de programación a la memoria de la plataforma de desarrollo:
\begin{enumerate}
\item Utilizando un \textit{loader}: El \textit{loader} es una aplicación que reside en un medio de almacenamiento no volátil y permite la descarga de archivos utilizando el puerto serie o una interfaz de red.
\item Utilizando el puerto JTAG: El puerto JTAG (Joint Test Action Group) proporciona una interfaz capaz de controlar los registros internos del procesador, y de esta forma, acceder a las memorias de la plataforma y ejecutar un programa residente en una determinada posición de memoria.
\end{enumerate}
\item \textbf{Depuración} Una vez se descarga la aplicación a la plataforma es necesario someterla a una serie de pruebas con el fín de probar su correcto funcionamiento. Esto se puede realizar con el depurador GNU (GDB) y una interfaz de comunicación que puede ser un puerto serie o un adaptador de red.
\end{enumerate}
\subsubsection{Make}
Como vimoas anteriormente es necesario realizar una serie de pasos para poder descargar una aplicación a una plataforma embebida. Debido a que las herramientas GNU solo poseen entrada por consola de comandos, es necesario escribir una serie de comandos cada vez que se realiza un cambio en el código fuente, lo cual resulta poco práctico durante la etapa de desarrollo. Para realizar este proceso de forma automática, se creó la herramienta make, la cual recibe como entrada un archivo que normalmente recibe el nombre de \textit{Makefile} o \textit{makefile}. La herramienta make ejecuta los comandos necesarios para realizar la compilación, depuración, o programación, indicados en el archivo \textit{Makefile} o \textit{makefile}. Un ejemplo de este tipo de archivo se muestra a continuación:
\begin{lstlisting}[numbers=left]
SHELL = /bin/sh
basetoolsdir = /home/at91/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-softfloat-linux-gnu
bindir = ${basetoolsdir}/bin
libdir = ${basetoolsdir}/lib/gcc/arm-softfloat-linux-gnu/3.4.5
CC = arm-softfloat-linux-gnu-gcc
AS = arm-softfloat-linux-gnu-as
LD = arm-softfloat-linux-gnu-ld
OBJCOPY = arm-softfloat-linux-gnu-objcopy
CFLAGS =-mcpu=arm920t -I. -Wall
LDFLAGS =-L${libdir} -l gcc
OBJS = \
main.o \
debug_io.o \
at91rm9200_lowlevel.o \
p_string.o
ASFILES = arm_init.o
LIBS=${libdir}/
all: hello_world
hello_world: ${OBJS} ${ASFILES} ${LIBS}
${LD} -e 0 -o hello_world.elf -T linker.cfg ${ASFILES} ${OBJS} ${LDFLAGS}
${OBJCOPY} -O binary hello_world.elf hello_world.bin
clean:
rm -f *.o *~ hello_world.*
PREPROCESS.c = $(CC) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -E -Wp,-C,-dD,-dI
%.pp : %.c FORCE
$(PREPROCESS.c) $< > $@
\end{lstlisting}
En las líneas 3-5 se definen algunas variables globales que serán utilizadas a lo largo del archivo; en las líneas 7 - 10 se definen las herramientas de compilación a utilizar, específicamente los compiladores de C (CC), de assembler (AS), el linker (LD) y la utilidad objcopy. A partir de la línea 15 se definen los objetos que forman parte del proyecto, en este caso: \textit{main.o, debug\_io.o, at91rm9200\_lowlevel.o y p\_string.o}; en la línea 21 se definen los archivos en assembler que contiene el proyecto, para este caso \textit{arm\_init.o}. Las líneas 12 y 13 definen dos variables especiales que se pasan directamente al compilador de C (CFLAGS) y al liniker (LDFLAGS)
En las líneas 25, 27 y 31 aparecen unas etiquetas de la forma: \textit{nombre:} esta es la forma de definir reglas y permiten ejecutar de forma independiente el conjunto de instrucciones asociadas a ellas, por ejemplo, si se ejecuta el comando:
\\ \bigskip
\textit{make clean}\\ \bigskip
make ejecutará:\\ \bigskip
\textit{rm -f *.o *~ hello\_world.*}
Observemos los comandos asociados a la etiqueta \textit{hello\_world:} En la misma línea aparecen \textit{\${OBJS} \${ASFILES} \${LIBS}}, estos reciben el nombre de dependencias y le indican a la herramienta \textit{make} que antes de ejecutar los comandos asociados a este label, debe realizar las acciones necesarias para generar \textit{\${OBJS} \${ASFILES} \${LIBS}}, esto es: \textit{main.o, debug\_io.o, at91rm9200\_lowlevel.o, p\_string.o, arm\_init.o y libgcc.a}. \textit{make} tiene predefinidas una serie de reglas para compilar los archivos .c la regla es de la forma:
\begin{lstlisting}
.c.o:
$(CC) $(CFLAGS) -c $<
.c:
$(CC) $(CFLAGS) $@.c $(LDFLAGS) -o $@
\end{lstlisting}
Lo cual le indica a la herramienta make que para generar un archivo \textit{.o} a partir de uno \textit{.c} es necesario ejecutar \textit{\$(CC) \$(CFLAGS) -c \$<}; de aqui la importancia de definir bien la variable de entorno \textit{CC} cuando trabajamos con compiladores cruzados\footnote{Un compilador cruzado genera código para una plataforma diferente en la que se está ejecutando, por ejemplo, genera ejecutables para ARM pero se ejecuta en un x86}. Hasta este punto al ejecutar el comando: \textit{make hello\_world}, \textit{make} realizaría las siguientes operaciones: \\
\begin{lstlisting}
arm-softfloat-linux-gnu-gcc -mcpu=arm920t -I. -Wall -c -o main.o main.c
arm-softfloat-linux-gnu-gcc -mcpu=arm920t -I. -Wall -c -o debug_io.o debug_io.c
arm-softfloat-linux-gnu-gcc -mcpu=arm920t -I. -Wall -c -o at91rm9200_lowlevel.o
at91rm9200_lowlevel.c
arm-softfloat-linux-gnu-gcc -mcpu=arm920t -I. -Wall -c -o p_string.o p_string.c
arm-softfloat-linux-gnu-as -o arm_init.o arm_init.s
\end{lstlisting}
En las líneas 28 se realiza el proceso de enlazado; al \textit{linker} se le pasan los parámetros:
\begin{itemize}
\item \textbf{-e 0}: Punto de entrada , utilice 0 como símbolo para el inicio de ejecución.
\item \textbf{-o hello\_world.elf}: Nombre del archivo de salida \textit{hello\_world}
\item \textbf{-T linker.cfg}: Utilice el archivo de enlace \textit{linker.cfg}
\item \textbf{\${ASFILES} \${OBJS} \${LDFLAGS}}: Lista de objetos y librerías para crear el ejecutable.
\end{itemize}
En la línea 29 se utiliza la herramienta \textit{objcopy} para generar un archivo binario (\textit{-O binary}) con la información necesaria para cargar en una memoria no volátil. Esto se explicará con mayor detalle más adelante.
\subsubsection{El formato \textbf{ELF}}
El formato ELF (\textit{Executable and Linkable Format}) Es un stándard para objetos, librerías y ejecutables y es el formato que genera las herramientas GNU. Como puede verse en la figura \ref{elf1} está compuesto por varias secciones (\textit{link view}) o segmentos (\textit{execution view}). Si un programador está interesado en obtener información de secciones sobre tablas de símbolos, código ejecutable específico o información de enlazado dinámico debe utilizar \textit{link view}. Pero si busca información sobre segmentos, como por ejemplo, la localización de los segmentos \textit{text} o \textit{data} debe utilizar \textit{execution view}. El encabezado describe el layout del archivo, proporcionando información de la forma de acceder a las secciones \cite{MLH98}.
\begin{figure}[h]
\begin{center} \includegraphics[scale=.4]{./images/ELF_Link_exec1} \end{center}
\caption{Formato ELF}\label{elf1}
\end{figure}
Las secciones pueden almacenar código ejecutable, datos, información de enlazado dinámico, datos de depuración, tablas de símbolos,comentarios, tablas de strings, y notas. Las secciones más importantes son las siguientes:
\begin{itemize}
\item \textbf{.bss} Datos no inicializados. (RAM)
\item \textbf{.comment} Información de la versión.
\item \textbf{.data y .data1} Datos inicializados. (RAM)
\item \textbf{.debug} Información para depuración simbólica.
\item \textbf{.dynamic} Información sobre enlace dinámico
\item \textbf{.dynstr} Strings necesarios para el enlacedinámico
\item \textbf{.dynsym} Tabla de símbolos utilizada para enlace dinámico.
\item \textbf{.fini} Código de terminación de proceso.
\item \textbf{.init} Código de inicialización de proceso.
\item \textbf{.line} Información de número de línea para depuración simbólica.
\item \textbf{.rodata y .rodta1} Datos de solo-lectura (ROM)
\item \textbf{.shstrtab} Nombres de secciones.
\item \textbf{.symtab} Tabla de símbolos.
\item \textbf{.text} Instrucciones ejecutables (ROM)
\end{itemize}
Para aclarar un poco este concepto, escribamos una aplicación sencilla:
\begin{lstlisting}
#include <stdio.h>
int global;
int global_1 = 1;
int main(void)
{
int i; // Variable no inicializada
int j = 2; // Variable inicializada
for(i=0; i<10; i++){
printf("Printing %d\n", i*j); // Caracteres constantes
j = j + 1;
global = i;
global_1 = i+j;
}
return 0;
}
\end{lstlisting}
Generemos el objeto compilándolo con el siguiente comando:
\textit{arm-none-eabi-gcc -c hello.c}
Examinemos que tipo de secciones tiene este ejecutable
\textit{arm-none-eabi-readelf -S hello.o}
\begin{lstlisting}
Section Headers:
[Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al
[ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0
[ 1] .text PROGBITS 00000000 000034 00009c 00 AX 0 0 4
[ 2] .rel.text REL 00000000 000484 000020 08 9 1 4
[ 3] .data PROGBITS 00000000 0000d0 000004 00 WA 0 0 4
[ 4] .bss NOBITS 00000000 0000d4 000000 00 WA 0 0 1
[ 5] .rodata PROGBITS 00000000 0000d4 000010 00 A 0 0 4
[ 6] .comment PROGBITS 00000000 0000e4 00004d 00 0 0 1
[ 7] .ARM.attributes ARM_ATTRIBUTES 00000000 000131 00002e 00 0 0 1
[ 8] .shstrtab STRTAB 00000000 00015f 000051 00 0 0 1
[ 9] .symtab SYMTAB 00000000 000368 0000f0 10 10 11 4
[10] .strtab STRTAB 00000000 000458 00002b 00 0 0 1
Key to Flags:
W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)
I (info), L (link order), G (group), x (unknown)
O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)
\end{lstlisting}
La sección \textit{.text}, como se dijo anteriormente contiene las instrucciones ejecutables, por esta razón se marca como ejecutable \textit{``X''} en la columna \textit{Flg}. Es posible ver las instrucciones que se ejecutan en esta sección:
\textit{arm-none-eabi-objdump -d -j .text hello.o}
\begin{lstlisting}
00000000 <main>:
0: e92d4800 stmdb sp!, {fp, lr}
4: e28db004 add fp, sp, #4 ; 0x4
8: e24dd008 sub sp, sp, #8 ; 0x8
c: e3a03002 mov r3, #2 ; 0x2
10: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
14: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
18: e50b300c str r3, [fp, #-12]
1c: ea000013 b 70 <main+0x70>
20: e51b200c ldr r2, [fp, #-12]
24: e51b3008 ldr r3, [fp, #-8]
28: e0030392 mul r3, r2, r3
2c: e59f005c ldr r0, [pc, #92] ; 90 <.text+0x90>
30: e1a01003 mov r1, r3
34: ebfffffe bl 0 <printf>
38: e51b3008 ldr r3, [fp, #-8]
3c: e2833001 add r3, r3, #1 ; 0x1
40: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
44: e59f2048 ldr r2, [pc, #72] ; 94 <.text+0x94>
48: e51b300c ldr r3, [fp, #-12]
4c: e5823000 str r3, [r2]
50: e51b200c ldr r2, [fp, #-12]
54: e51b3008 ldr r3, [fp, #-8]
58: e0822003 add r2, r2, r3
5c: e59f3034 ldr r3, [pc, #52] ; 98 <.text+0x98>
60: e5832000 str r2, [r3]
64: e51b300c ldr r3, [fp, #-12]
68: e2833001 add r3, r3, #1 ; 0x1
6c: e50b300c str r3, [fp, #-12]
70: e51b300c ldr r3, [fp, #-12]
74: e3530009 cmp r3, #9 ; 0x9
78: daffffe8 ble 20 <main+0x20>
7c: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
80: e1a00003 mov r0, r3
84: e24bd004 sub sp, fp, #4 ; 0x4
88: e8bd4800 ldmia sp!, {fp, lr}
8c: e12fff1e bx lr
\end{lstlisting}
La sección \textit{.data} mantiene las variables inicializadas, y contiene:
\textit{arm-none-eabi-objdump -d -j .data hello.o}
\begin{lstlisting}
00000000 <global_1>:
0: 01 00 00 00
\end{lstlisting}
Como vemos, la sección \textit{.data} contiene \'unicamente el valor de inicializaci\'on de la variable \textit{global\_1} (1) y no muestra informació\'on acerca de la variable \textit{j}, esto se debe a que la informaci\'on est\'a en el \textit{stack} del proceso. Si observamos el contenido de la sección \textit{.text} observamos que esta variable es asignada en tiempo de ejecución, en la línea \textit{0c:}
\begin{lstlisting}
0c: e3a03002 mov r3, #2 ; 0x2
10: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
\end{lstlisting}
se ve la asignación de esta variable.
La sección \textit{.bss} mantiene la informaci\'on de las variables no incializadas:
\textit{arm-none-eabi-objdump -d -j .bss hello}
\begin{lstlisting}
000145c4 <global>:
145c4: 00000000
\end{lstlisting}
En Linux todas las variables no inicializadas, se inicializadan en cero.
La sección \textit{.rodata} mantiene los datos que no cambian durante la ejecución del programa, es decir, de solo lectura, si examinamos esta sección obtenemos:
\textit{hexdump -C hello.o | grep -i 000000d0} (la sección \textit{.rodata} comienza en la posición de memoria 0xd4)
\begin{lstlisting}
000000d0 01 00 00 00 50 72 69 6e 74 69 6e 67 20 25 64 0a |....Printing %d.|
000000e0 00 00 00 00 00 47 43 43 3a 20 28 43 6f 64 65 53 |.....GCC: (CodeS|
\end{lstlisting}
Observamos que en el archivo se almacena la cadena de caracteres \textit{Printing \%d\\n} la cual no se modifica durante la ejecución del programa.
\subsubsection{Linker Script}
Como vimos anteriormente, el \textit{linker} es el encargado de agrupar todos los archivos objeto \textit{.o}, y las librerías necesarias para crear el ejecutable, este \textit{linker} permite definir donde serán ubicados los diferentes segmentos del archivo ELF, por medio de un archivo de enlace \textit{linker script}. De esta forma podemos ajustar el ejecutable a plataformas con diferentes configuraciones de memoria.Esto brinda un grado mayor de flexibilidaad de la cadena de herramientas GNU. Cuando se dispone de un sistema operativo como Linux no es necesario definir este archivo, ya que el sistema operativo se encarga de guardar las secciones en el lugar indicado, sin embargo, es necesario tenerlo presente ya que como veremos más adelante existe un momento en el que el sistema operativo no ha sido cargado en la plataforma y las aplicaciones que se ejecuten deben proporcionar esta información. A continuación se muestra un ejemplo de este archivo:
\begin{lstlisting}
/* identify the Entry Point (_vec_reset is defined in file crt.s) */
ENTRY(_vec_reset)
/* specify the memory areas */
MEMORY
{
flash : ORIGIN = 0, LENGTH = 256K /* FLASH EPROM */
ram : ORIGIN = 0x00200000, LENGTH = 64K /* static RAM area */
}
/* define a global symbol _stack_end */
_stack_end = 0x20FFFC;
/* now define the output sections */
SECTIONS
{
. = 0; /* set location counter to address zero */
.text : /* collect all sections that should go into FLASH after startup */
{
*(.text) /* all .text sections (code) */
*(.rodata) /* all .rodata sections (constants, strings, etc.) */
*(.rodata*) /* all .rodata* sections (constants, strings, etc.) */
*(.glue_7) /* all .glue_7 sections (no idea what these are) */
*(.glue_7t) /* all .glue_7t sections (no idea what these are) */
_etext = .; /* define a global symbol _etext just after the last code byte */
} >flash /* put all the above into FLASH */
.data : /* collect all initialized .data sections that go into RAM */
{
_data = .; /* create a global symbol marking the start of the .data section */
*(.data) /* all .data sections */
_edata = .; /* define a global symbol marking the end of the .data section */
} >ram AT >flash /* put all the above into RAM (but load the LMA initializer copy into FLASH) */
.bss : /* collect all uninitialized .bss sections that go into RAM */
{
_bss_start = .; /* define a global symbol marking the start of the .bss section */
*(.bss) /* all .bss sections */
} >ram /* put all the above in RAM (it will be cleared in the startup code */
. = ALIGN(4); /* advance location counter to the next 32-bit boundary */
_bss_end = . ; /* define a global symbol marking the end of the .bss section */
}
_end = .; /* define a global symbol marking the end of application RAM */
\end{lstlisting}
En las primeras líneas del archivo aparece la declaración de las memorias de la plataforma, en este ejemplo tenemos una memoria RAM de 64kB que comienza en la posición de memoria 0x00200000 y una memoria flash de 256k que comienza en la posición 0x0. A continuacion se definen las secciones y el lugar donde serán almacenadas; En este caso, las secciones \textit{.text} (código ejecutable) y \textit{.rodata} (datos de solo lectura) se almacenan en una memoria no volátil la flash. Cuando el sistema sea energizado el procesador ejecutará el código almacenado en su memoria no volátil. Las secciones \textit{.data} (variables inicializadas) y \textit{.bss} (variables no inicializadas) se almacenarán en la memoria volátil RAM, ya que el acceso a las memorias no volátiles son más lentas y tienen ciclos de lectura/escritura finitos.
En algunos SoCs no se dispone de una memoria no volátil, por lo que es necesario que la aplicación sea cargada por completo en la RAM. Algunos desarrolladores prefieren almacenar y ejecutar sus aplicaciones en las memorias volátiles durante la etapa de desarrollo, debido a que la programación de las memorias no volátiles toman mucho más tiempo. Obviamente una vez finalizada la etapa de desarrollo las aplicaciones deben ser almacenadas en memorias no volátiles.
\section{Herramientas hardware}
En esta subsección se realizará una breve descripción de los dispositivos semiconductores más utilizados para la implementación de dispositivos digitales.
\subsubsection{SoC}
La Figura \ref{at91rm} muestra la arquitectura de un SoC actual, específicamente del AT91RM920 de Atmel. En este diagrama podemos observar el núcleo central un procesador ARM920T de 180MHz y los periféricos asociados a él. En la actualidad podemos encontrar una gran variedad de SoC diseñados para diferentes aplicaciones: Multimedia, Comunicaciones, Asistentes Digitales; los periféricos incluidos en cada SoC buscan minimizar el número de componentes externos, y de esta forma reducir los costos. Este SoC en particular fué uno de los primeros que diseño ATMEL y está enfocado a tareas en las que se requiere una conexión de red. Dentro de los periféricos encontramos:
\begin{itemize}
\item Controlador para memorias: NAND flash, DataFlash, SDRAM, SD/MMC
\item Puerto USB 2.0 host.
\item Puerto I2C
\item Interfaz Ethernet 10/100.
\item Interfaz high speed USB 2.0
\item 4 Puertos SPI.
\item 2 puertos seriales (RS232).
\item Soporte JTAG.
\item Interfáz de Bus externo (EBI).
\end{itemize}
\begin{figure}[H]
\begin{center} \includegraphics[scale=.7]{./images/at91rm9200} \end{center}
\caption{SoC AT91RM9200 fuente: Hoja de Especificaciones AT91RM9200, ATMEL} \label{at91rm}
\end{figure}
Existen una serie de periféricos que son indispensables en todo Sistema Embebido, los cuales facilitan la programación de aplicaciones y la depuración de las mismas. A continuación se realizará una descripción de los diferentes periféricos que se encuentran disponibles en este SoC, indicando los que fueron utilizados en la plataforma de desarrollo.
\subsubsection{Memorias Volátiles}
Como se estudió anteriormente existen secciones del ejecutable que deben ser almacenadas en memorias volátiles o en memorias no volátiles. Debido a esto la mayoría de los SoC incluyen periféricos dedicados a controlar diferentes tipos de memoria, las memorias volátiles son utilizadas como memoria de acceso aleatorio (RAM) gracias a su bajo tiempo de accesso y al ilimitado número de ciclos de lectura/escritura.
El tipo de memoria más utilizado en los sistemas embebidos actuales es la memoria SDRAM; la cual está organizada como una matriz de celdas, con un número de bits dedicados al direccionamiento de las filas y un número dedicado a direccionar columnas (ver Figura \ref{sdram_basics}).
\begin{figure}[H]
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/sdram_basics} \end{center}
\caption{Diagrama de Bloques de una memoria SDRAM fuente: Hoja de Especificaciones MT48LC16M16, Micron Technology} \label{sdram_basics}
\end{figure}
Un ejemplo simplificado de una operación de lectura es el siguiente: Una posición de memoria se determina colocando la dirección de la fila y la de la columna en las líneas de dirección de fila y columna respectivamente, un tiempo después el dato almacenado aparecerá en el bus de datos. El procesador coloca la dirección de la fila en el bus de direcciones y después activa la señal \textit{RAS} (Row Access Strobe). Después de un retardo de tiempo predeterminado para permitir que el circuito de la SDRAM capture la dirección de la fila, el procesador coloca la dirección de la columna en el bus de direcciones y activa la señal \textit{CAS} (Column Access Strobe). Una celda de memoria SDRAM esta compuesta por un transistor y un condensador; el transistor suministra la carga y el condensador almacena el estado de cada celda, esta carga en el condensador desaparece con el tiempo, razón por la cual es necesario recargar estos condensadores periódicamente, este proceso recibe el nombre de \textit{Refresco}. Un ciclo de refresco es un ciclo especial en el que no se escribe ni se lee información, solo se recargan los condensadores para mantener la información. El periférico que controla la SDRAM está encargado de garantizar los ciclos de refresco de acuerdo con los requerimientos de la SDRAM \cite{CH06}.
\subsubsection{Memorias No Volátiles}
La memorias no volátiles almacenan por largos períodos de tiempo información necesaria para la operación de un Sistema Embebido, pueden ser vistos como discos duros de estado sólido; existen dos tipos de memoria las memorias NOR y las NAND; las dos poseen la capacidad de ser escritas y borradas utilizando control de software, con lo que no es necesario utilizar programadores externos y puedens er modificadas una vez instaladas en el circuito integrado. Una desventaja de estas memorias es que los tiempos de escritura y borrado son muy largos en comparación con los requeridos por las memorias RAM.
Las memorias NOR poseen buses de datos y dirección, con lo que es posible acceder de forma fácil a cada byte almacenado en ella. Los bits datos pueden ser cambiados de 0 a 1 utilizando el control de software un byte a la vez, sin embargo, para cambiar un bit de 1 a 0 es necesario borrar una serie de unidades de borrado que reciben el nombre de bloques, lo que permite reducir el tiempo de borrado de la memoria. Debido a que el borrado y escritura de una memoria ROM se puede realizar utilizando el control software (ver Figura \ref{nor_prog}) no es necesario contar con un periférico especializado para su manejo.
\begin{figure}[H]
\begin{center} \includegraphics[scale=.6]{./images/nor_prog} \end{center}
\caption{Ciclos de escritura y borrado de una memoria flash NOR} \label{nor_prog}
\end{figure}
Las memorias NOR son utilizadas en aplicaciones donde se necesiten altas velocidades de lectura y baja densidad, debido a que los tiempos de escritura y lectura son muy grandes se utilizan como memorias ROM. Las memorias NAND disminuyen los tiempos de escritura y aumentan la capacidad de almacenamiento, ideales para aplicaciones donde se requiera almacenamiento de información. Adicionalmente las memorias NAND consumen menos potencia que las memorias NAND, por esta razón este tipo de memorias son utilizadas en casi todos los dispositivos de almacenamiento modernos como las memorias SD y las memorias USB, los cuales integran una memoria NAND con un circuito encargado de controlarlas e implementar el protocolo de comunicación. A diferencia de las flash tipo NOR, los dispositivos NAND se acceden de forma serial utilizando interfaces complejas; su operación se asemeja a un disco duro tradicional. Se accede a la información utilizando bloques (más pequeños que los bloques NOR). Los ciclos de escritura de las flash NAND son mayores en un orden de magnitud que los de las memorias NOR.
Un problema al momento de trabajar con las memorias tipo NAND es que requieren el uso de un \textit{manejo de bloques defectuosos}, esto es necesario ya que las celdas de memoria pueden dañarse de forma espontánea durante la operación normal. Debido a esto se debe tener un determinado número de bloques que se encargen de almacenar tablas de mapeo para manejar los bloques defectuosos; o puede hacerse un chequeo en cada inicialización del sistema de toda la RAM para actualizar esta lista de sectores defectuosos. El algoritmo de ECC (Error-Correcting Code) debe ser capáz de corregir errores tan pequeños como un bit de cada 2048 bits, hasta 22 bits de cada 2048. Este algorítmo es capaz de detectar bloques defectuosos en la fase de programacíón comparando la información almacenada con la que debe ser almacenada (verificación), si encuentra un error marca el bloque como defectuoso y utiliza un bloque sin defactos para almacenar la información.
La tabla \ref{flash_comp} resume las principales características de los diferentes tipos de memoria flash.
\begin{center}
\begin{table}[ht]
\begin{tabular}{|l|c|c|c|}
\hline
& \textbf{SLC NAND} & \textbf{MLC NAND} & MLC NOR \\ \hline
Densidad & 512Mbits - 4GBits & 1Gbits - 16GBits & 16MBits - 1GBit \\ \hline
Velocidad de Lectura & 24MB/s & 18.6MB/s & 103MB/s \\ \hline
Velocidad de escritura& 8 MB/s & 2.4MB/s & 0,47MB/s \\ \hline
Tiempo de borrado & 2ms & 2ms & 900ms \\ \hline
Interfaz & Acceso Indirecto & Acceso Indirecto & Acceso Aleatorio\\ \hline
Aplicación & Almacenamiento & Almacenamiento & Solo lectura \\ \hline
\end{tabular}
\caption{Cuadro de comparación de las memorias flash NAND y NOR} \label{flash_comp}
\end{table}
\end{center}
Adicionalmente, se encuentran dispoibles las memorias DATAFLASH, estos dispositivos son básicamente una memoria flash tipo NOR con una interfaz SPI, permite una velocidad de lectura de hasta 66MHz utilizando solamente 4 pines para la comunicación con el procesador.
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