Reflexiones sobre controladores ARM

Todo lo relacionado con la eléctronica en nuestros barcos
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Hellmut1956
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Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Vie May 06, 2016 8:49 pm

Hola amigos, recién me pasé un buen tiempo releyendo un hilo que comparaba los PIC y los AVRs. Me parece apropiado escribir un poco sobre, como yo creo, el entorno de los microcontroladores ha cambiado. Porqué?
Realmente hoy se habla de los "makers" y "makers pro" relacionándose con un desarrollo que se percibe en el mercado. Esos 2 tipos de personas, el primero refiriéndose mas a los no profesionales y el segundo término a aquellos que presentan nuevos conceptos y potenciales mercados para los controladores. Resulta que tanto en el entorno industrial, como en aquel relacionado al internet de las cosas, en corto existen las abreviaciones IoT y ITT, la industria busca y ve el potencial de nuevos mercados que requieren de conceptos innovativos. Allí aquellos tipos de personas denominadas como makers presentan nuevas soluciones, fundan una empresa y luego esta puede ser adquirida por corporaciones que ven en esos conocimientos el camino, la llave a nuevos mercados o conceptos nuevos para sus mercados. Hasta las grandes corporaciones fomentan que sus ingenieros inicien tales empresas, decidiendo adquirirlas mas tarde si encaja en sus conceptos o que estas empresas sigan por su propio camino.
Lo que caracteriza este tipo de personas es que con mínimas inversiones iniciales y usando kits ofrecidos en el mercado junto con el entorno de desarrollo, gratis o a precios muy moderados, implementan nuevos conceptos y testean su atractividad en los mercados.
Vemos, que para todo tipo de controlados, de sensores, de actuadores los proveedores ofrecen kits con extenso entornos en gran cantidad y variantes!
Trato ahora de pasar, habiendo presentado lo escrito arriba, a tratar los controladores ARM. Como muy correctamente se ha escrito en los foros, la empresa ARM y su entorno, usando su empresa Keil, la primera solo desarrolla los núcleos de controladores ARM y las ofrece en el mercado como propiedad intelectual, en corto IP, Intelectual Property. La empresa Keil es responsable de ofrecer un entorno de desarrollo, IDE. También existen herramientas de programación bajo el nombre de ARM.
No voy a listar todos los núcleos que ofrece la casa ARM, pero usando Google es fácil encontrar la información! Porqué los núcleos de ARM son tan exitosos? Pues bién, los condimentos que llevan a una oferta exitosa son muchos y variados, pero los núcleos de los ARM pueden ser realizados por empresas proveedores de silicio de forma muy eficiente, ejemplo que hasta proveedores de FPGAs ofrecen tales núcleos tanto realizado en silicio, como en forma de IP que puede ser implementado por software en las matrices de programación digital de los FPGAs.
El mercado, los consumidores de controladores, también tienen un gran beneficio de la arquitectura ARM, pues estos lo hacen relativamente fácil cambiar de proveedor. ARM, por ejemplo con las bibliotecas CSIC, logró que tanto el núcleo, como las periferias de una instancia de controlador ARM Cortex Mx permiten acceder las funciones a través de un API idéntico o similar. Las empresas que compran una licencia para ciertos núcleos ARM implementan la software que permite también acceder a las funciones periféricas que el proveedor a combinado con uno o varios núcleos ARM en un pedazo de silicio, adhiriéndose al APi definido en CSIC!
Resulta por lo presentado hasta aquí que aquellas empresas que adquieren licencias de núcleos de ARM definen sus controladores sumándole aquellas periferias que permitan realizar funciones como control de motores, etcétera, de forma mas atractiva y así atraer clientes para sus ofertas. Para estos proveedores es como si combinarán piezas Lego para crear algo donde sus conocimientos de las aplicaciones a las que quieren vender sus controladores permitan diferenciar sus productos de otros ofertadores! La competencia para gran parte del mercado de controladores deja de ser uno de fomentar una arquitectura propietaria, sino de ofrecer partes que permitan a sus clientes realizar sus soluciones de la forma mas económica posible, de la forma mas eficiente y con características específicas que expresen la competencia del proveedor en ciertos mercados.
Debido a la "revolución digital" actual, el PC deja de ser el principal consumidor de silicio, la industria automotriz y de bienes blancos dejan de conformar el sitio donde en el futuro el consumo de silicio del mercado presenta los mas importantes crecimientos. Son los nuevos conceptos digitales para la industria, "Industrial Internet of Things", y para otros mercados denominados en suma IoT. Y allí son esos 2 tipos de "makers" el vehículo para encontrar nuevas aplicaciones y consumos y estos son aquellos para los cuales la industria ofrece hoy en día esa multitud de kits a precios muy bajos!
Pero también para los aficionados y hobbistas estos desarrollos resultan en revisar si conceptos anteriores, tales como desarrollar placas uno mismo usando controladores por ejemplo del tipo AVR o PIC. Como persona que trabajo por muchos años para empresas de semiconductores gringas no puedo dejar de presentar un motivo por el cual considerar o cambiar a controladores del tipo ARM, controladores que empiezan a 32 bits a diferencia de controladores del tipo PIC y AVR, tan populares de 8 o 16 bits! Claro no dejo de mencionar que en muchos países el acceso a otros tipos controladores es mas dificil y mas caro!
Para una empresa de semiconductores, el dominante factor de costo representa el uso del área del wafer y del número de máscaras, cada uno un paso del proceso de realización. Resulta que las dimensiones de las estructuras en una pieza de silicio actual son tan pequeñas, que lo que determina que tan pequeño es el área de un controlador no se determina por el espacio que requiere el contenido de un controlador, sino el número de entradas y salidas que se encuentran distribuidos en los bordes del silicio! La expresión usada en inglés en la industria de semiconductores es la cuestión si un diseño es "core limited" o "pad limited", si son las estructuras dentro del silicio o si es el número de pads, entradas y salidas. Resulta de ello que en un diseño de 8 bits el diseño por lo general sera "pad limited", osea un aprovechamiento ineficiente del silicio. Controladores de 32 o 64 bits pueden resultar como "core limited", pero si resultan en un uso mas eficiente del silicio! Cada nueva generación de producción de silicio se caracteriza por presentar estructuras aún mas reducidas moviendo un mismo diseño que pudiera ser "pad limited" a dejar de ser "pad limited".
Pero si Ustedes, como lo hago yo, observan los productos anunciados encuentran que productos modernos, nuevos, dejan de ser ofertados en empaques del tipo DIP y usan empaques de montaje de superficie con un número cada vez mayor de pines, o, como lo he experimentado con los sensores de temperatura y humedad por ejemplo, se ofrecen en empaques diminutos, por ejemplo de 3,5 x 3,5 mm y 6 pines o contactos.
Si aquel de ustedes, como yo, busca utilizar componentes modernas y nuevas, vale considerar armar en el taller un horno para soldar tales partes usando pasta de estaño. Me hice un tal horno de soldadura "reflow" usando un horno para hacer pizzas y me compré un multímetro capaz de medir temperaturas relativamente altas para poder soldar siguiendo el perfil de temperatura requerido por el proveedor!
Cuando empecé a investigar en el mercado, por cual de los múltiples proveedores de controlador ARM, me decidí por usar aquellos ARM Cortex Mx de la empresa NXP. No presentaré en detalle los resultados de mi análisis, pero las 5 razones que entonces me hicieron decidir para los ofertados por NXP:
1. La disponibilidad de placas LPCXpresso que incluyen la función de programador.
2. La disponibilidad gratuita de la IDE que se autoconfigura a la placa LPCXpresso que se use
3. El precio!
4. El ecosistema de apoyo.
5. La existencia de proveedores.
Cierro esta primera contribución explicando el porque me decidí por usar las placas LPCXpresso y no hacer mis propias placas teniendo la infraestructura en mi taller! Una placa LPCXpresso1769 cuesta menos que el comprar las componentes por separado y ademas son placas hechas de forma profesional y de alta calidad!
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Saludos Hellmut

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araola
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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por araola » Sab May 07, 2016 9:35 pm

Despues de leerme tooooooodo esto con mucha paciencia, me pregunto donde estan los barcos. Donde esta algo que tenga que ver con el modelismo naval.

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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Sab May 07, 2016 10:10 pm

Muy apreciado araola. Como dice el nombre de este subforo, los temas están relacionados al uso de electrónica en el modelismo naval! El nombre, muy bien elegido por el o los administradores se refiere a electrónica como término de significado mas amplio y en el contexto con la segunda parte del nombre se pudiera ver como incluyendo aquello que no es digital y relacionado a microcontroladores! Quienes conocen mis contribuciones en este foro saben, que yo he puesto mi atención en desarrollar mis conocimientos de electrónica y microcontroladores como una tecnología adicional a las ya establecidas! Josechu y otros han demostrado las posibilidades de controladores PIC y AVR para el modelismo naval. Debido al entorno industrial el desarrollo de tecnologías que se brindan al modelismo naval, sistemas de 2.4 GHz en R/C como ejemplo ya mas que establecido al punto que los viejos sistemas que trabajan en frecuencias de 40 MHz por ejemplo están quedando caducados! En mi contribución de mis reflexiones sobre controladores ARM trato de explicar porqué los modernos controladores de 32 bits no son mas caros de producir que sistemas de 8 o 16 bits, pero su potencia y las posibilidades son muy superiores! La placa Raspi Zero, que dizque cuesta solo 5 USDs contiene función de controlador dentro del silicio del tal llamado SoC o sistema en un chip!
Cuando presente mi traducción de un curso alemán hecho por un amigo aquí al español, tenía el objetivo de capacitar al forista de entender un esquema de un circuito electrónico en papel e implementar este de forma física en una placa. Prácticamente hacer de la electrónica partiendo de una "caja negra" que se compra de algún proveedor a un sistema análogo al sistema "Lego", donde se combinan un cierto número de piezas para crear lo que la fantasía se pueda imaginar!
Luego, muy justificadamente, las placas Arduino y similares han encontrado su entrada al modelismo naval. La revolución digital, personificada mencionado el IoT, Internet de las Cosas, y el IIT, Internet de las Cosas Industrial, combina la telecomunicación y las posibilidades de la electrónica. Los controladores del tipo que basa en la propiedad intelectual de la empresa ARM se está estableciendo en esta revolución digital tal cual Microsoft lo hace en el PC!
Así mis contribuciones, en las que comparto lo que voy aprendiendo, deseo pasar el mensaje de lo que está ocurriendo, ya que esto brinda la posibilidad de muchos usos en nuestra afición! Yo, como eterno aprendiz, presento estos datos aquí, pues las obras magníficas de los expertos del modelismo naval me tienen convencido que los foristas están plenamente capacitados de digerir esta información, siempre y cuando sea de su interés!
Ojala mi apreciado amigo araola, he podido explicarte el porque creo que este hilo en el subforo en el que aparece presenta informaciones que pueden ser de interés para quien desea "saber" de las posibilidades de la tecnología de la electrónica para nuestra afición!
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Saludos Hellmut

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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Sab May 28, 2016 1:51 pm

Finalmente pude comprar una placa, el RaspBerry Pi ZERO que ha sido presentado con un precio de 5 USDs! Está de camino a mi casa. la razón por la cual menciono esto es el bajísimo precio de la placa, lo que ha conducido a tal demanda que está difícil de conseguir. Actualmente la tercera versión está siendo producida!
La placa ZERO es un ordenador con el sistema operacional Linux completo. Combinándolo con un módulo Wifi de unos 6 Euros es posible acceder a el usando la función del Wifi. Imagínense las posibilidades que esto abre a nuestra afición!
Yo estoy concibiendo actualmente usar el ZERO para monitorear mi panel del laboratorio electrónico de mi taller. Así, como ya lo he realizado con mis otras placas RaspBerry Pi, accedo al os Linux desde mi ordenador por Wifi! Nada de cableado, nada de tremendos esfuerzos de programación! La pantalla del escritorio de cada Raspi en mi taller aparece cada uno en su propia ventana de mi ordenador con Windows 10 Pro, haciendo la comunicación por Wifi! Teclado y ratón del ordenador se vuelven teclado y ratón de cada Raspi cuya ventana seleccione en el entorno de mi ordenador!
Mi intención es poder ver los resultados del monitoreo de las tensiones suministradas por el panel, indicando la corriente y la tensión. No creo que exista Arduino o clon que alcanze tales capacidades a tal precio!
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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por RRC » Lun May 30, 2016 5:03 pm

Estoy asombrado... Espero que abundes un poco más en esto, pues parece muy interesante.
Rafael Roldán

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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Lun May 30, 2016 5:59 pm

Me sería un honor escribir un paso-a-paso sobre la placa Raspi, su os Linux y como operar con el desde el ordenador. Pero la muy justificada pregunta de que tiene de ver esto con la afición al modelismo naval toca un punto muy importante. Si fuera moderador del foro entonces tendría un ojo muy puesto a que esto no se pierda en temas que de modo alguno tienen que ver con nuestra afición y el tema del foro!
Ademas, cuando en el pasado he tratado de compartir el adquirir nociones sobre la electrónica para capacitarse a usar electrónica como una mas de las muchas técnicas que encuentran su aplicación en el modelismo naval he sido atacado de forma muy personal y reflejando poca ética de comportamiento entre foristas, por no decir ética en el trato con otros en general. Por tal razón tendría que saber que esta información es deseada y que si aquellos vuelven a ser activos haciendo desistir algunos interesados, serán frenados.

El tema de las placas RaspBerry Pi, como lo escribió un profesor de una universidad alemana en una comunicación que tuvimos, entonces tiene preferencia sobre las placas del tipo Arduino, si conectividad, como por ejemplo WiFi y comunicación vía Internet es parte del tema. Yo veo, tan justificadas como son las placas del tipo Arduino, que las placas del tipo RaspBerry Pi, tienen un lugar adicional a estas en nuestra afición!

Pero hay que advertir de antemano, y eso lo escribo explícitamente, que las placas RaspBerry Pi con su OS Linux son una variante de un sistema operacional, tal cual Windows es uno. Cuando se escriben programas para placas del tipo Arduino todo el código que en la gran mayoría del caso es ejecutado en las placas del tipo Arduino es escrito por el usuario, similar a como ocurre con controladores del tipo PIC o AVR!
Las placas Raspi, forma abreviada de referirse de forma general a placas de la familia RaspBerry Pi, tienen un lenguaje de programación en extremo interesante y útil si las queremos usar en el entorno del modelismo naval. El lenguaje se llama "Python". Python es un lenguaje de programación que es ejecutado por interpretación del código. Esto significa que si escribo un renglón en Python y pincho la tecla "ENTER", el código Python es ejecutado inmediatamente. Ejemplo:

print ("Hola Modelismonaval")

Entonces después de pinchar ENTER aparece en la pantalla:

Hola Modelismonaval

Para las Raspi y para Python en ese entorno el ecosistema de todo tipo de código y Hardware es casi que infinito!

Yo creo que el tutorial de la "Tarjeta Experimental", traducido al español por mí y publicado aquí proporciona conocimientos básicos de crear y experimentar de forma informada con electrónica en nuestra afición. esto abre un mundo de posibilidades al aficionado. La placa Raspi abre un universo de posibilidades, pero solo, quizá un 10% es equivalente a lo presentado en el tutorial. Los restantes 90% son posibilidades adicionales, complementarias! Yo mismo en este momento lamento mi edad y mi salud por ambos limitando mis posibilidades de explorar y realizar cosas posibles gracias al Raspi.

Realmente, no mas armando algo tan sencillo como un panel que ofrece las posibilidades de alimentación eléctrica en mi laboratorio, la Raspi me confronta con toda una rama de posibilidades que nunca hubiera considerado factible! No mas, cuando en mis primeros experimentos, en cosa de 2 días sin experiencia previa pude realizar que lo presentado en 2 pantallas, cada una de una de las placas Raspi, por WiFi aparecían cada una en su ventana en la pantalla de mi sistema Windows 10! Según cual ventana de Windows accedía, teclado y ratón controlaban la placa Raspi correspondiente, como si estuvieran directamente conectas a las placas 2 Raspi que tenía!

Imagínate estar a las orillas del lago en el que operas to modelo y usar tu teléfono con el os Android para ver lo que la cámara graba, para hacer miar la cámara en otra dirección tu operar cualquier otra función de tu modelo! Y todo eso usando funciones existentes y adaptadas sin requerir ser perito en la materia!
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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Mié Jul 20, 2016 6:13 pm

Quiero mencionar que la empresa ARM ha sido adquirida por un grupo financiero del Japón por un suma por encima de 23 mil millones de Euros. En una entrevista de la gerencia de ARM se dio una explicación que me convence. El Internet de las cosas e Industrial, el uso de electrónica para los sistemas de entretenimiento y asistencia al vehículo y otros campos nuevos tiene un impacto tal en el potencial de crecimiento de la empresa ARM, que esta es incapaz de financiar tal crecimiento por sus propios recursos. Gracias a la adquisición de la mayoría de la empresa ARM por el grupo financiero japones, el número de desarrolladores de ARM ha sido mas que duplicado en un primer paso!

Esto es un indicador que los avances en la tecnología del IoT, del IIoT y otros va a aumentar aún en forma mas dramática. Esto significa para nuestra afición, que las posibilidades que la electrónica en todas sus especializaciones brinda a nuestra afición van a aumentar también.

Tal, cual es completamente justificable sin justificación alguna el modelismo naval en forma clásica, para aquellos abiertos al uso mas avanzado de electrónica el universo de posibilidades va a aumentar también!
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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Vie Jul 29, 2016 6:35 pm

Hola amigos quiero seguir compartiendo mis reflexiones sobre este tema con Ustedes y ojala conocer sus pensamientos al respecto.

Creo que es correcto decir que los desarrollos en la electrónica, los desarrollos en la producción de componentes electrónicas, el desarrollo de donde viene y adonde va el Internet, cosa que se materializa cuando vemos el desarrollo de las tecnologías recién presentadas por mi hacen válido decir que la comunicación móvil, las características de los smartphones, el futuro que va de las direcciones del IP versión 4 que conocemos hoy a la versión 6, razón para esto fue que muy temprano se realizo que las direcciones disponibles de la versión 4 se van agotando, de los sistemas wearables (ropa, relojes, etcetera), de la industria 4.0, el mundo de lo que estamos llamando "electrónica" en nuestra afición del modelismo naval se mueve en la dirección que se determina por las inmensas capacidades hoy disponibles.

Acabo de comprarme un clone del Arduino llamada Elektor UNO R4 y junto con esa placa una que se llama Dr.Duino. es una placa que da el acceso a todo la funcionalidad de un Arduino Uno R3 o R4 para medir, monitorear y buscar errores en aplicaciones. La mas nueva versión de la IDE para Arduino también apoya esta Elektor Uno R4. La razón es que creo que Arduino representa una plataforma excelente para usar la electrónica, sea digital o análoga.

La familia de placas Raspi, a mi opinión personal, da el acceso al futuro de la electrónica y en especial para el uso de electrónica en el modelismo naval. Porque?

Las placas Raspi combinan casi completamente las posibilidades de las placas Arduino con la funcionalidad de comunicación! Me atrevo decir, que lo que puedo hacer con una placa Arduino y sumándole los "shields", se puede hacer también con las placas Raspi! Con gusto estoy disponible para discutir este aspecto!
Pero las placas Raspi adicionalmente son un "ordenador" o "PC" completo, con el muy popular os Linux.

Si vamos por el lado mirando las variantes de menor potencia, resalta la placa RaspBerry Pi ZERO. Esta placa se puede comprar por una suma de solo 4 a 5 Euros y presenta un poco mas la funcionalidad de las placas Raspi A+ y B+, menos portales USB, pero del resto impresionante. Yo estoy combinando una placa ZERO con 2 placas que ponen 16 PWMs cada una de ellas. Uno de los usos es monitorear tensiones y corrientes de mi panel de alimentación eléctrica de mi taller, adicionalmente hacer la función de fusible electrónico para cada una de las 8 tensiones con las cuales alimento mi panel, adicionalmente controlar 8 LEDs RGB y adicionalmente puedo presentar toda estas funciones en una ventana de mi PC, sea con Windows o sea con Ubuntu. Esas ventanas permiten establecer los parámetros de todas las funciones de forma visual en la ventana del PC! Todo esto con una placa ZERO por 4 libras y las 2 placas con 16 PWM cada una por un total de 10 Euros y un módulo WiFi para conectarme a la red WLAN de mi casa!

Si miramos hacia el lado de alta potencia está la placa RaspBerry Pi 3B! Puede todo lo que escribí de la placa ZERO, pero adicionalmente ya tiene incluido el WiFi y el Bluetooth. La potencia como ordenador clásico es comparable con aquella de pCs de hace pocos anos!

Si mapeamos esto sobre los modelos navales y reflexionamos que posibilidades esto abre, tengo que limitarme a lo básico, pues no creo que aún entendemos como estas posiblidades ofrecen usos en el modelismo naval!

Por el precio de un servo económico la ZERO permite implementar funciones y todas estas disponibles para controlar desde una tableta o smartphone, o PC! Y no estamos limitados a so usar una Zero! El precio tan bajo haría posible usar múltiples de las Zero en un modelo y permitir la comunicación entre las placas y el PC o teléfono! Pero igualmente y por un precio muy bajo, se puede lograr que las Zero se comuniquen por telefonía móvil! Yo tengo mi contrato con el proveedor "Congstar". !00 Megabytes de volumen de datos me cuesta 1 Euro adicional mensual. Si en algún día quiero usar un volumen mucho mayor, por ejemplo que una webcam me mande la imagen del vídeo que graba puedo aumentar el volumen solo para ese día y eso online. En mi taller esa misma comunicación tendría lugar por WiFi! Así las tarifas existentes hoy permiten usar todas las funciones de la telefonía móvil celular por costos muy, pero muy tolerables.

Viendo esto uno se pregunta porque usar el canal de comunicación de los 2.4 GHz con un sistema R/C? Por menos de 30 Euros puedo usar la telefonía móvil de datos o el WiFi!

Repito, esto representa solo mis reflexiones sobre los controladores ARM y los efectos que el desarrollo de las tecnologías puede tener en el modelismo naval!
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Re: Reflexiones sobre controladores ARM

Mensaje por Hellmut1956 » Lun Oct 03, 2016 1:39 pm

Como sigo mis investigaciones y estudios en las materias relacionadas a este hilo quiero presentarles algunos aspectos nuevos, al menos para mi!

Imagen

Este gráfico muestra la estructura informática de mi taller, pero es aplicable a ser realizado en un modelo naval. Realmente los trabajos que hago en relación a mi taller, siempre representan una plataforma de experimentación que puedo traducir a ser aplicado en modelos navales. Recalco de de "modelos navales", porque estos en comparación a los aereomodelos no requieren la aplicabilidad a "tiempo real" y problemas por lo general no son "mortales"!

En mi taller, yo el usuario, aparezco como la imagen a la derecha abajo! En mi taller esto es mi ordenador, en el modelismo naval estos sería una unidad móvil, tal cual lo representa una emisora RC mas moderna, o/y una tableta o/y un smartphone. En mi taller la comunicación entre mi ordenador y un servidor que estoy armando es por cable o por WiFi. En una aplicación móvil mi ordenador y el servidor estarían integrados en una solo unidad como acabo de presentar, tableta o smartphone como ejemplos.

El servidor, estoy armando este usando una placa madre "ASUS P6T WS Professional", placa que compré hace ya bastante tiempo por ebay, era parte de mis esfuerzos por encontrar la causa porqué mi ordenador dejaba de funcionar! Así resulta que esta placa madre ya estaba en mi inventario sin usar. esta placa, al igual que la "ASUS P6T SE" que uso en mi ordenador son para procesadores para zócalos del tipo LGA1366. Investigando en ebay pude comprarme 2 procesadores del tipo Xenion 5550 a 2.67 GHz por solo 22 Euros incluyendo flete! Resulta que Intel ya no usa el zócalo LGA1366, por lo que sistemas para uso de procesadores para LGA1366 ya no tienen demanda. vale indicar que procesadores del tipo "Xenion" representan las familias de procesadores mas sofisticadas de Intel y que tales versiones actuales cuestan un dineral!

Este servidor cumplirá también la función de "gateway" entre el Internet, aquí en el gráfico indicado por el símbolo de la nube.la estacon "Frtzbox" representa mi portal al Internet en mi casa y por lo tanto también en mi taller. En una aplicación móvil esta funcionalidad es dada por la capacidad de smartphone y tabletas de comunicarse con la nube!

Sigo can la descripción de la infraestructura informática de mi taller y su aplicabilidad al modelismo naval!

En el gráfico muestro con el símbolo de la antena en el servidor, que el servidor y placas Raspi se comunican por WiFi. En el modelismo naval esto pudiera ser como implementación tradicional una comunicación bidireccional entre el modelo naval y el usuario por 2.4 GHz, pudiera ser también por WiFi, o pudiera ser por comunicación de datos de la telefonía inalámbrica de smartphones y similares! En este último caso la comunicación entre el modelo y el usuario tendría lugar por el Internet, por la nube! esto es posible, como lo describí en otra aportación a este hilo, gracias a las tarifas super económicas disponibles de proveedores como Congstar haciendo posible controlar un modelo en un lago en Madrid desde mi taller en Alemania!

Ya podría ser llamado tradicional es la disponibilidad del control electrónico informático por placas Raspi y tales de Arduino, o por otras placas, en mi caso las LPCXpresso o similares a placas de producción propia.

Quiero hacer consciente a los lectores de este hilo, que en materia de Internet el aspecto de seguridad y de autorización, toma un rol cada vez mas fundamental el hacer dificil ataques desde el Internet. La criminalidad que usa el Internet y la "guerra informática" que esta agravando día a día, también afecta aquellos de nosotros que acceden al Internet.

Yo, en mi taller, hace ya 1 a 2 años, empezando a experimentar con las placas Raspi y su control desde mi ordenador, sufrí ataques del Internet que rindieron mi ordenador inoperable! Recalco esto, pues también yo subestimé los peligros y riesgos resultantes al experimentar con la placa Raspi su control desde algún punto en el Internet. Así registré mi placa Raspi en el Internet, poniendo una entrada en un servidor "DSN", que permite acceder mi placa Raspi desde cualquier equipo conectado al Internet. Esto fue utilizado por alguien criminal en atacar mi ordenador rindiendo este inoperable. Actualizando el sistema operacional "Windows 7 Ultimate" a Windows 10 Pro, cosa que hice porque mi ordenador ya dejaba de ser usable así posibles riesgos podía ignorar. Aparentemente la software maligna en mi ordenador dejo de funcionar y así yo recuperé el control de mi ordenador.

Esto tuvo como resultado que empecé a estudiar la materia de seguridad de forma amplia e intensa. El resultado es que antes de volver a hacer mis placas Raspi accesibles desde el Internet, implementaré todas las medidas de protección que me sean posibles. Quiero resaltar, que a pesar que mi ordenador tenía de forma constantemente actualizada una herramienta de origen comercial, atacantes desde el Internet pudieron atacarme exitosamente usando el camino a través del acceso de las placas Raspi al Internet y desde allí atacar mi ordenador. El servidor del gráfico cumplirá una función de seguridad adicional. Toda comunicación a la red de mi taller entra físicamente por cable Ethernet a un portal Ethernet de mi servidor y saldrá de este por el segundo portal Ethernet del servidor. Pero también la ruta inalámbrica de la Fritzbox al Servidor y de allí siguiendo por WiFi a otras partes de mi estructura informática del taller tendrá lugar atravesando el servidor y no directamente! "Soldado avisado no muere en guerra" era un dicho que conocí de mi papa!

Por completar el tema de esta aportación al hilo quiero mencionar una metodología adicional muy importante que pienso aplicar a mi estructura informática del taller, pero que también puede ser realizada en aquellas partes que corresponden al entorno informático del modelo naval. Es el método de la "virtualización"! Hay importantes publicaciones que expresan que el Internet de las cosas, IoT, al igual que el IIT y a lo que se denomina "Industria 4.0", solo es posible si la virtualización es disponible también en sistemas llamadas "deep embedded systems", sistemas embebidos cercanos al hardware. No entro en detalles aquí por ser un tema muy especializado, pero que en el contexto de usar el Internet como canal de comunicación en el modelismo naval si tendrá que ser presentado!

El termino que expresa el concepto de virtualización es llamado "hipervisor"!

Imagen

Este último gráfico tomado del artículo sobre hipervisores en el Wiki en Español, presenta los 2 tipos de hipervisores.

El tipo 2 representa la implementación del entorno virtual como aplicación en el sistema operacional. En el modelismo naval usando placas Raspi sería Linux en su versión Raspbian, la versión de Linux en las placas Raspi. En el ámbito de programadores se crea un entorno visual dentro del cual se instalan las herramientas informáticas y se ejecutan los test con los programas que se escriben. La ventaja de esta forma de "virtualización es, que el sistema operacional de un ordenador usado para el desarrollo de programas no es afectado, pues todo lo relacionado a la programación tiene lugar en el entorno virtual y cuando este se cierra, todo relacionado y ejecutado en el entorno virtual desaparece con ello. Volviendo a abrir ese mismo entorno virtual vuelve a vida lo hecho allí!

El tipo 1 a mi opinión es el mas adecuado para su uso en el entorno informático del modelo naval! Aquí el hipervisor es ejecutado directamente sobre la hardware del sistema. Esto es equivalente a como ejecutamos los programas escritos por nosotros mismos en placa que usan los PIC o las AVRs! El sistema operacional, aquí en las placas Raspi el Raspbian, es ejecutado en un entorno virtual creado por el hipervisor. Es una aplicación ejecutada en un entorno virtual creado por el hipervisor tipo 1! Al igual de lo que escribí relacionado a hipervisores del tipo 2, ninguna operación ejecutada dentro del entorno virtual que ejecuta el sistema operacional "Raspbian" como aplicación del hipervisor tipo 1 afecta el entorno "real" bajo control del hipervisor tipo 1.

Estudiando las informaciones sobre la funcionalidad de hipervisores, también allí existen sitios del Internet muy informativos, entre otras en el sitio de ARM y de Intel. Se trata de como afecta los entornos virtuales la eficiencia de la ejecución en paralelo. Allí aparecen términos como TrustZone" y descripciones de instrucciones adicionales en procesadores que dan especial apoyo para tales entornos virtuales! Resulta que el procesador Intel Core i7 620@2.67 GHz que uso actualmente en mi ordenador también contiene esa hardware adicional que Intel incluye en modernos procesadores de la gama de alta potencia!

Así a plazo medio instalaré un hipervisor tipo 1 en mi ordenador personal.

Pero cuando empecé a buscar un procesador para el servidor que tengo planeado y que el gráfico presenta me encontré que mis placas madres contienen procesadores del tipo Xenion en sus listas de posibles procesadores apoyados. Acabé por decidirme por el tipo de procesador Xenion que acabé comprando tan barato 2 unidades. La comparación de su potencia indica un factor 2, lo que aumentará la potencia de mis ordenadores por el factor de 2!

Bueno, acabo aquí por hoy esta contribución al hilo, muy bien sabiendo que la materia ya es bastante exótica. Sin embargo lo consideré adecuado de publicar aquí por las siguientes razones:

1. Cuando un dispositivo tiene conección al Internet este es vulnerable y la posibilidad de ser atacado es alta y el peligro que atacantes por este canal accedan a nuestros ordenadores es casi que certera si no nos protegemos. No existe método alguno que nos de seguridad absoluta, pero vuelve el esfuerzo de penetrar las barreras a nuestro ordenador mas alto. Como nuestros modelos no representan objetivo atractivo para posibles atacantes, mas que como camino a acceder nuestros ordenadores, como me ocurrió a mí, ya ciertos esfuerzos mínimos cumplen su función de protección. Ya presentaré alguna información de que considerar, cuando y lo tenga estudiado.

2. Las tecnologías de virtualización van a ver y están viendo un desarrollo revolucionario debido a la necesidad de proteger los artículos IoT, IIT e "Industri 4.0". Es algo que va a impactar la parte informática de productos conectados a la red del Internet! Así su so también en sistemas embebidos como el de nuestros modelos verán esta tecnología disponible de forma sencilla en un cercano futuro!

Sin embardo no quiero que por mal entendidos esté creando pánico! En el tipo de usos de la electrónica como lo podemos ver actualmente en el entorno del modelismo naval, estos peligros y métodos de protección no son relevantes. Recién cuando empezamos a conectar nuestra electrónica al Internet, el término usado es: "Connected Devices", recién entonces esto puede volverse a ser un problema cuando atacantes usan este camino para acceder nuestros ordenadores. Tal cual me ocurrió a mí!
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Vulnerabilidad de sistemas embebidos

Mensaje por Hellmut1956 » Jue Oct 27, 2016 6:53 pm

Acabo de recibir el mensaje que la empresa Qualcomm está adquiriendo la empresa NXP. Como escribí mas arriba, NXP había adquirido Freescale. Esto son los síntomas que muestran la magnitud del reto que representa el futuro tecnológico el Internet de las cosas, IoT, el IoT industrial, IIoT, lo que se denomina Industria 4.0! Pues estas tecnologías también impactan de forma enorme la industria automotriz entre otras.

Así vemos que el núcleo de competencia en el sector de los controladores y procesadores, la empresa ARM se ha unido a un consorcio financiero japonés. Las necesidades de estos mercados en funcionalidad de los controladores exige que ARM tiene que aumentar de forma dramática sus recursos humanos y económicos para poder servir las demandas de funcionalidad de estos mercados. Recuerden, ARM no es un productor de controladores y procesadores, esa empresa genera propiedad intelectual desarrollando conceptos y realizandolos informáticamente.

Qualcomm, un lider proveedor de hardware para los smartphones, pero también por ejemplo para las placas Raspi y por lo tanto un representante de las tecnologías de comunicación inalámbrica y su integración en lo que se llama SoC, sistemas en un chip, ha decidido adquirir la empresa NXP que ahora también tiene los productos e ingenieros de la antigua empresa Freescale. Estas empresas ahora unidas bajo la madre "Qualcomm" fueron empresas líderes no solo en el sector automovilístico, Freescale, sino también en muchos otros sectores, NXP, tienen los músculos para en cooperación con la empresa ARM desarrollar las tecnologías requeridas por el IoT, el IIoT, Industria 4.0.

Como si fuera poco lo que ocurre, las empresas Google, FaceBook y otros gigantes, desarrollan las tecnologías de "Deep Learning", que forman la base de la "inteligencia artificial" requerida también en los sectores relacionados al entorno de Qualcomm! Un ejemplo de la importancia de esto es el accidente del coche de Tesla, que no reconoció un camión cruzando su comino! Pero también el crear valor financiero a razón del análisis de la inmensa cantidad de datos que serán generados en un ámbito del IoT…., donde los sensores generan una cantidad de datos casi que infinita y que requiere ser analizada.

Finalmente está el aspecto de la vulnerabilidad de los equipos IoT, de los coches autónomos o de asistencia al volante, así pues a toda la industria automotriz! Un ataque masivo que recientemente causo estragos en la infraestructura de los estados unidos, uso cientos de millones de equipos conectados al Internet para su ataque. El futuro que va a resultar a razón de los desarrollos técnicos presentados arriba va a permitir atacantes usar, no cientos de millones, sino miles de millones de equipos embebidos para sus acciones criminales. Yo me estoy metiendo en la materia estudiando y preparando experimentos que usan la virtualización como método también de protección!

Todo esto tiene como consecuencia una revolución industrial con gran impacto en el mundo inalámbrico de sistemas embebidos. Estos en nuestra afición son las componentes electrónicas de nuestros radio controles. Cada modelo radio controlado es por lo tanto también un sistema IoT! Esto nos abre posibilidades inmensas para nuestra afición, pero a la vez hace nuestros modelos accesibles a los peligros del Internet. Se que los aficionados al modelismo naval son conservadores en aspectos tecnológicos y en muchas ramas del modelismo naval esto no representa limitaciones. Pero cuando el modelo es accesible por el Internet, y eso será casi que imposible de evitar en modelos radio controlados, el tema debería ser de interés!

Aquí en Munich en Noviembre tenemos la feria mas grande del mundo en materia de electrónica. Estoy impaciente y me estoy preparando para poder aprovechar al máximo el acceso a los especialistas. En especial el tema de la virtualización en las placas del tipo Raspi. Hoy en día es casi imposible encontrar datos sobre funcionalidades de apoyo a la virtualización en controladores para sistemas embebidos. ARM, la empresa que diseña los núcleos de controladores ARM si habla extensamente sobre ello, TrustZone siendo un término clave, pero la implementación de esas funcionalidades aún es opcional. Así me ayudo iniciándome en la materia en mi ordenador que usa un procesador de Intel que contiene algunas de las funcionalidades en su hardware.
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Saludos Hellmut

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