Interrupciones y concurrencia
El libro inicia explicando cómo las interrupciones permiten responder de inmediato a eventos externos sin recurrir a sondeo continuo, ahorrando ciclos de CPU y energía. Detalla la tabla de vectores, la prioridad inherente del hardware y la latencia asociada al servicio de ISR, subrayando la necesidad de rutinas breves que solo marquen banderas y deleguen el trabajo pesado al bucle principal.
Se profundiza en problemas de concurrencia como las condiciones de carrera cuando distintas tareas acceden a un mismo recurso; se presenta la palabra clave volatile, la desactivación temporal de interrupciones y la utilización de semáforos, spinlocks y colas de mensajes en sistemas que incorporan un RTOS.
El texto analiza el diseño de secciones críticas y la diferencia entre deshabilitar todas las interrupciones y emplear mecanismos de exclusión más finos, destacando el impacto de cada estrategia sobre el rendimiento en tiempo real.
Además, se ilustra la construcción de buffers circulares y doble buffering para capturar datos asíncronos mediante UART o ADC sin perder información, ofreciendo ejemplos de código que combinan ISR junto con temporizadores de alta precisión y serialEvent para lograr conteo exacto de pulsos, lectura sostenida de sensores y procesamiento distribuido.
Correspondencia de cada placa Arduino con su pin y número de interrupción externa asociado.
Comunicación eficiente en Arduino
El segundo bloque aborda la transmisión de datos, comparando comunicación paralela y serial y explicando por qué UART, SPI e I2C dominan el ecosistema Maker. Para UART se repasan los parámetros de baud rate, bits de paridad y control de flujo por hardware o software, señalando cómo un desfase de reloj o cables mal apantallados provoca framing errors.
Propone el uso de buffers FIFO y técnicas DMA en placas ARM con el fin de liberar la CPU. En SPI se analizan los modos CPOL y CPHA, la gestión de líneas SS y la posibilidad de operar a varias decenas de megahercios si el trazado de PCB es compacto.
Describe métodos de multiplexación de esclavos, intercambio rápido de bloques de memoria y verificación por checksum para aplicaciones que requieren capturar imágenes, audio o manejar memorias Flash.
Para I2C se enfatizan las resistencias pull-up adecuadas, la asignación de direcciones únicas y la prevención de colisiones cuando múltiples maestros comparten el bus. Se tratan clock stretching, multi-master arbitration y optimización de latencia mediante algoritmos predictivos de tráfico.
A lo largo del capítulo se ofrecen pautas de ahorro energético, detección de errores y técnicas de compresión de paquetes para mejorar la tasa efectiva de transferencia sin sacrificar integridad.
UART, SPI e I2C, Criterios de elección
Fallas y seguridad del firmware
La última sección se centra en la fiabilidad de sistemas embebidos, clasificando fallas de hardware, software y vulnerabilidades de seguridad. Explica cómo un stack overflow, una corrupción de memoria en AVR o un ataque físico pueden dejar inoperante un dispositivo y enseña a mitigarlo con validación estricta de entrada, particiones de memoria protegidas y uso de CRC en cada bloque crítico.
Se describen watchdog timers configurables que reinician el microcontrolador al detectar bloqueos, junto con rutinas de recuperación que preservan variables esenciales en EEPROM para restaurar el estado tras un reset.
El libro aborda la criptografía simétrica y asimétrica aplicada a la comunicación serial y al almacenamiento externo, incluyendo la autenticación de bootloaders y la actualización segura OTA mediante firmas digitales.
Presenta herramientas de análisis estático y dinámico para detectar brechas antes del despliegue y patrones de logging orientados a auditoría que no afectan la respuesta en tiempo real.
Con ejemplos paso a paso, el texto guía al lector en la creación de un entorno de pruebas unitarias, integración continua y métricas de cobertura que garantizan que cada cambio en el código preserve la solidez del sistema mientras mantiene compatibilidad con proyectos existentes en la comunidad Arduino.
El uso de Watchdog Timers permite detectar y responder a fallos en la ejecución del código, evitando que el sistema quede en un estado inoperante.
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