ES2300231A1 - System of controlling domestic multiprotocol with user interface, has controller module based on programmed microprocessor, and user interface consisting of liquid crystal display panel and touch screen - Google Patents
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Abstract
Description
Sistema de control domótico multiprotocolo con interfaz de usuario.Multiprotocol home automation control system with user interface.
La presente invención tiene aplicación en la industria de la domótica, y más particularmente, en la fabricación de sistemas de control e interfaces de usuario para el gobierno y monitorización de otros elementos de la instalación domótica, tales como luminarias, persianas y cerramientos, aparatos y electrodomésticos en general, sistemas de climatización, sistemas de seguridad, y sistemas de distribución de audio y vídeo, entre otros.The present invention has application in the home automation industry, and more particularly, in manufacturing of control systems and user interfaces for government and monitoring of other elements of the home automation installation, such such as luminaires, blinds and enclosures, appliances and appliances in general, air conditioning systems, systems security, and audio and video distribution systems, between others.
Concretamente, la presente invención se refiere a un sistema de control domótico que permite controlar y monitorizar los distintos elementos que forman parte de una instalación domótica, utilizando para ello diferentes protocolos de comunicaciones, y proporcionando un interfaz de usuario homogéneo y unificado.Specifically, the present invention relates to to a home automation control system that allows you to control and monitor the different elements that are part of a home automation installation, using different protocols of communications, and providing a homogeneous user interface and unified.
Los sistemas tradicionales de automatización residencial típicamente consisten en una serie de sistemas independientes entre sí, cada uno de los cuales está destinado al control de determinadas funciones.Traditional automation systems residential typically consist of a series of systems independent of each other, each of which is intended for control of certain functions.
Por ejemplo, un sistema de seguridad puede estar constituido por una o varias consolas equipadas con un teclado numérico o alfanumérico, a través de las cuales el usuario realiza el armado o desarmado del sistema, así como por una serie de sensores distribuidos por la vivienda, para monitorizar el estado de la misma, y un interfaz telefónico para la conexión automática a una central de seguridad en caso de emergencia. En un sistema de climatización podrían existir una o varias máquinas de aire acondicionado y calefacción, controladas por una serie de termostatos, distribuidos por la vivienda, y equipados con pulsadores para la selección del modo de operación y de la temperatura de confort en cada una de las zonas. Un sistema de control de iluminación podría estar constituido por elementos de regulación de intensidad, sensores de luminosidad, pulsadores de pared y programadores horarios.For example, a security system may be consisting of one or more consoles equipped with a keyboard numeric or alphanumeric, through which the user performs the arming or disarming of the system, as well as by a series of sensors distributed throughout the house, to monitor the state of it, and a telephone interface for automatic connection to a security center in case of emergency. In a system of air conditioning could exist one or several air machines conditioning and heating, controlled by a series of thermostats, distributed by the house, and equipped with push buttons for selecting the operating mode and the comfort temperature in each of the zones. A system of lighting control could consist of elements of intensity regulation, brightness sensors, push buttons Wall and time programmers.
Se trata en general de sistemas muy heterogéneos y no integrados entre sí, lo cual dificulta el control de los diferentes elementos de la vivienda por parte del usuario, e imposibilita la implementación de funciones avanzadas en las que participen varios de estos elementos, como por ejemplo la creación de escenas, en las que se actúa sobre uno o varios dispositivos de la instalación en función de determinados eventos externos; por ejemplo, el apagado automático de la calefacción y luces, cierre de persianas, y armado del sistema de seguridad al salir de la vivienda.It is generally very heterogeneous systems and not integrated with each other, which makes it difficult to control different elements of the home by the user, and it makes it impossible to implement advanced functions in which several of these elements participate, such as creation of scenes, in which one or more devices of installation based on certain external events; by example, automatic shutdown of heating and lights, closing of blinds, and armed security system when leaving the living place.
Para solucionar esta problemática, los sistemas domóticos modernos proporcionan una estructura unificada y homogénea que permite integrar el control y monitorización de los distintos subsistemas que componen una instalación residencial, tales como luminarias, persianas y cerramientos, aparatos y electrodomésticos en general, sistemas de climatización, sistemas de seguridad, y sistemas de distribución de audio y vídeo, entre otros.To solve this problem, the systems Modern domotics provide a unified structure and homogeneous that allows to integrate the control and monitoring of different subsystems that make up a residential installation, such as luminaires, blinds and enclosures, appliances and appliances in general, air conditioning systems, systems security, and audio and video distribution systems, between others.
Para ello, un sistema domótico genérico consta de dispositivos sensores y actuadores, a los que se conectan las cargas o elementos a monitorizar y gobernar (pulsadores, luminarias, motores de persianas, sistemas de climatización, sistemas de seguridad, etcétera), dispositivos controladores o de proceso, que proporcionan la inteligencia a la instalación, e interfaces de usuario. En algunos casos varias de estas funciones pueden aparecer combinadas en un mismo dispositivo: por ejemplo, un pulsador de pared con capacidad para memorizar escenas internamente combina las funciones de sensor y control.For this, a generic home automation system consists of sensor devices and actuators, to which the loads or elements to be monitored and governed (push buttons, luminaires, blind motors, air conditioning systems, security, etc.), controllers or process devices, which provide intelligence to the installation, and interfaces of Username. In some cases several of these functions may appear combined in the same device: for example, a push button wall with capacity to memorize scenes internally combines the sensor and control functions.
Todos estos dispositivos se comunican entre sí utilizando un determinado protocolo de comunicaciones, entre los cuales destacan EIB/KNX, X-10, LONworks o CEbus, entre otros, así como protocolos cerrados cuya especificación es mantenida en secreto por sus creadores.All these devices communicate with each other using a certain communications protocol, between which include EIB / KNX, X-10, LONworks or CEbus, among others, as well as closed protocols whose specification is kept secret by its creators.
Los diferentes protocolos de comunicaciones existentes en el mercado son incompatibles entre sí, lo cual ha dado lugar a una dura pugna entre los distintos fabricantes para conseguir la adopción, por parte del mercado, del protocolo utilizado en sus productos. La fragmentación resultante y la falta de una solución normalizada en este sentido han supuesto un importante freno para el desarrollo del sector.The different communications protocols existing in the market are incompatible with each other, which has resulted in a tough struggle between the various manufacturers to get the adoption, by the market, of the protocol Used in your products. The resulting fragmentation and lack of a standardized solution in this regard have meant a important brake for the development of the sector.
La falta de interoperabilidad entre los productos disponibles en el mercado perjudica a los prescriptores de domótica (ingenierías e integradores de sistemas), instaladores y usuarios, puesto que la selección de los distintos dispositivos que componen una instalación domótica debe realizarse en función de la oferta disponible para un protocolo en concreto. No es posible, por ejemplo, utilizar un controlador o una pantalla táctil basados en el protocolo EIB/KNX para gobernar sensores y actuadores con tecnología X-10 o CEbus.The lack of interoperability among Products available in the market harm prescribers of home automation (engineering and systems integrators), installers and users, since the selection of the different devices that make up a home automation installation should be performed depending on the Offer available for a specific protocol. It is not possible, for For example, use a controller or touch screen based on the EIB / KNX protocol to govern sensors and actuators with X-10 or CEbus technology.
Es por tanto deseable desarrollar un sistema multiprotocolo, que integre soporte para los protocolos de comunicaciones más extendidos en el mercado y proporcione un interfaz de usuario unificado y homogéneo para el control de la instalación. Un dispositivo de estas características permitiría a prescriptores, instaladores y usuarios finales emplear el mismo sistema (o más concretamente, diversas variantes del mismo sistema) independientemente del tipo de dispositivos instalados y del protocolo de comunicaciones utilizado por dichos dispositivos.It is therefore desirable to develop a system multiprotocol, which integrates support for protocols most widespread communications in the market and provide a unified and homogeneous user interface for controlling the installation. A device with these characteristics would allow prescribers, installers and end users use the same system (or more specifically, different variants of the same system) regardless of the type of devices installed and the communications protocol used by these devices.
El solicitante no conoce ningún documento de patente previo que pueda considerarse relevante a efectos de la presente invención.The applicant does not know any document of previous patent that may be considered relevant for the purposes of the present invention
La presente invención resuelve la problemática anteriormente expuesta, al proporcionar un sistema de control domótico multiprotocolo, que puede ser ampliado para soportar protocolos adicionales a través de módulos de expansión, incluso protocolos definidos posteriormente a la concepción de la presente invención, y que presenta un interfaz de usuario unificado y homogéneo para el control y monitorización de la instalación.The present invention solves the problem previously exposed, by providing a control system multiprotocol home automation, which can be extended to support additional protocols through expansion modules, including protocols defined after the conception of this invention, and presenting a unified user interface and homogeneous for the control and monitoring of the installation.
Concretamente, la invención es un sistema electrónico basado en un microprocesador programable, equipado con un panel LCD y pantalla táctil. En el panel LCD se representa gráficamente el estado de los diferentes dispositivos domóticos presentes en la instalación, en la medida en que esta información esté disponible, y se proporcionan una serie de iconos gráficos que, al ser activados mediante pulsación en la pantalla táctil, resultan en la ejecución de diferentes acciones sobre los dispositivos asociados.Specifically, the invention is a system electronic based on a programmable microprocessor, equipped with An LCD panel and touch screen. The LCD panel represents graphically the status of the different home automation devices present in the installation, to the extent that this information available, and a series of graphic icons are provided that, when activated by pressing on the touch screen, they result in the execution of different actions on the devices Associates
Para la comunicación con estos dispositivos, el sistema incorpora una serie de zócalos de expansión, en los que se pueden instalar módulos de expansión que implementan diferentes protocolos de comunicaciones. Estos módulos de expansión realizan una función de conversión de protocolo, traduciendo los mensajes que se reciben desde dispositivos externos a un protocolo interno usado para la comunicación con el microprocesador principal, y viceversa.For communication with these devices, the system incorporates a series of expansion sockets, in which they can install expansion modules that implement different communications protocols These expansion modules perform a protocol conversion function, translating messages that are received from external devices to an internal protocol used for communication with the main microprocessor, and vice versa.
Asimismo, el sistema incorpora también puertos de comunicaciones RS232 y RS485 integrados para la conexión, respectivamente, de un módem GSM con interfaz de comandos AT, y de dispositivos de entrada y salida compatibles con el protocolo Modbus/RTU, sin necesidad de instalar módulos de expansión adicionales.Also, the system also incorporates ports integrated RS232 and RS485 communications for connection, respectively, of a GSM modem with AT command interface, and of input and output devices compatible with the protocol Modbus / RTU, no need to install expansion modules additional.
El sistema integra también un interfaz de red para la conexión a una red de datos TCP/IP, proporcionando así la posibilidad de realizar de forma remota acciones equivalentes a las que se pueden realizar a través del interfaz basado en panel LCD con pantalla táctil, siendo suficiente para ello con disponer de un ordenador personal, ordenador portátil, agenda electrónica (PDA), teléfono móvil o dispositivo equivalente, equipado con un navegador web y conectado a la misma red TCP/IP que el sistema.The system also integrates a network interface for connection to a TCP / IP data network, thus providing the possibility to perform actions equivalent to those remotely that can be done through the LCD panel based interface with touch screen, being sufficient for this to have a personal computer, laptop, electronic agenda (PDA), mobile phone or equivalent device, equipped with a browser web and connected to the same TCP / IP network as the system.
Un receptor de infrarrojos permite el control del sistema mediante un dispositivo de control remoto, en vista a hacer más cómodo su manejo.An infrared receiver allows control of the system using a remote control device, in view of make your handling more comfortable.
Para informar al usuario acerca de situaciones de alarma o condiciones anómalas de funcionamiento se pueden disponer determinados medios de señalización, visuales o sonoros, tales como un indicador luminoso basado en diodo LED, una señalización acústica mediante un elemento zumbador, u otro mecanismo similar.To inform the user about situations Alarm or abnormal operating conditions can be provide certain signaling, visual or audible means, such as a LED-based indicator light, a acoustic signaling by means of a buzzer, or other similar mechanism.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de este documento un conjunto de dibujos con carácter ilustrativo y no limitativo, donde se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as an integral part of this document a set of drawings for illustrative purposes and non-limiting, where the following has been represented:
La figura 1 muestra de manera esquemática un diagrama de bloques en el que se identifican los principales bloques funcionales presentes en una realización preferente de la invención.Figure 1 schematically shows a block diagram in which the main ones are identified functional blocks present in a preferred embodiment of the invention.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de la parte frontal del sistema de control multiprotocolo objeto de la invención, según la realización preferente de la invención. En esta vista se aprecia el interfaz de usuario (2), consistente en panel LCD con pantalla táctil, el indicador luminoso basado en diodo LED (4) y el marco frontal embellecedor (13).Figure 2 shows a perspective view of the front of the multiprotocol control system object of the invention, according to the preferred embodiment of the invention. In this view you can see the user interface (2), consisting of a panel LCD with touch screen, LED indicator based light (4) and the front bezel (13).
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de la parte trasera del mismo sistema, según la realización preferente de la invención, en la que se puede apreciar el área de conectores (14), y una cubierta trasera de protección (15).Figure 3 shows a perspective view of the rear part of the same system, according to the preferred embodiment of the invention, in which the area of connectors can be seen (14), and a protective back cover (15).
La figura 4 muestra un esquema del circuito de control asociado a cada uno de los zócalos de expansión (10) presentes en el sistema para la instalación de módulos de expansión, según la realización preferente de la invención.Figure 4 shows a circuit diagram of control associated with each of the expansion sockets (10) present in the system for the installation of expansion modules, according to the preferred embodiment of the invention.
El diagrama de bloques funcionales de una posible realización de la presente invención aparece representado en la figura 1.The functional block diagram of a possible embodiment of the present invention is represented in figure 1.
El núcleo del sistema está constituido por un módulo controlador empotrado (1) que comprende, entre otros, los siguientes elementos:The core of the system is constituted by a recessed controller module (1) comprising, among others, the following elements:
- --
- un microprocesador programable, en el que se ejecuta el código de aplicación (firmware) que gobierna el funcionamiento general del sistema,a programmable microprocessor, in which the code is executed application (firmware) that governs the general operation of the system,
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- memoria RAM, utilizada por el código de aplicación durante su ejecución para almacenar variables e información de estado,RAM memory, used by the code of application during execution to store variables and status information,
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- memoria flash tipo NOR, para el almacenamiento persistente del código de aplicación,NOR type flash memory, for persistent application code storage,
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- memoria EEPROM, para el almacenamiento persistente de datos de configuración,EEPROM memory, for storage persistent configuration data,
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- un reloj de tiempo real que, permite la implementación de programaciones horarias,a real time clock that allows the implementation of time schedules,
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- un controlador de red Ethernet, a Ethernet network controller,
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- un controlador de panel gráfico LCD, a LCD graphic panel controller,
- --
- varios puertos para comunicaciones serie asíncronas (UART).various ports for asynchronous serial communications (UART).
Este módulo controlador se inserta en una placa base (12), a la que se conectan también el resto de los elementos del sistema.This controller module is inserted into a board base (12), to which the rest of the elements are also connected of the system.
El interfaz de usuario (2) está compuesto por un panel LCD en color tipo STN, con pantalla táctil integrada. En este panel LCD se representa gráficamente el estado de los diferentes dispositivos, así como un conjunto de iconos gráficos para la navegación y el control de dispositivos. Al pulsar sobre uno de estos iconos, se detecta la pulsación a través de la pantalla táctil y se activa la función correspondiente.The user interface (2) is composed of a STN type color LCD panel, with integrated touch screen. In this LCD panel graphically depicts the status of the different devices, as well as a set of graphic icons for the navigation and device control. By clicking on one of these icons, touch is detected through the touch screen and the corresponding function is activated.
Un dispositivo zumbador (3) emite una señal acústica cada vez que se pulsa sobre la pantalla, para proporcionar al usuario una confirmación sonora de la acción.A buzzer device (3) emits a signal acoustics every time you press on the screen, to provide to the user an audible confirmation of the action.
Mediante un diodo LED multicolor (4) se proporciona también una indicación luminosa del estado del sistema.Using a multicolored LED (4) also provides a light indication of the status of the system.
Un receptor de infrarrojos (5) basado en el dispositivo receptor miniaturizado TSOP 32238 de Vishay permite al sistema decodificar comandos transmitidos con un mando a distancia convencional usando el conocido protocolo RC5, adoptado por la mayoría de fabricantes de electrodomésticos de línea marrón (televisores, equipos de música, reproductores de DVD, etcétera).An infrared receiver (5) based on the Vishay TSOP 32238 miniaturized receiver device allows system decode commands transmitted with a remote control conventional using the well-known RC5 protocol, adopted by the most brown line appliance manufacturers (TVs, stereo systems, DVD players, etc).
El interfaz Ethernet (6) permite la conexión del sistema a una red de datos TCP/IP. De esta forma se puede acceder de forma remota al sistema a través de cualquier otro equipo conectado a la red, incluyendo ordenadores de sobremesa, ordenadores portátiles, agendas electrónicas (PDA), teléfonos móviles, o cualquier otro dispositivo equipado con un navegador web.The Ethernet interface (6) allows the connection of the system to a TCP / IP data network. This way you can access remotely to the system through any other equipment connected to the network, including desktop computers, laptops, electronic diaries (PDA), phones phones, or any other device equipped with a browser Web.
El sistema incorpora un puerto RS232 (7), con conector modular RJ11, para la conexión de un módem GSM externo con interfaz de comandos AT. Este puerto RS232 está conectado internamente a una de los puertos de comunicaciones serie asíncronas del módulo controlador. De esta forma es posible enviar mensajes SMS de alerta cuando se produce una situación de alarma, por ejemplo al detectarse, a través de los sensores monitorizados por el sistema, una fuga de agua o una fuga de gas. También es posible enviar mensajes SMS a este módem para comandar el sistema de forma remota. Los mensajes recibidos son interpretados por el firmware, ejecutándose las acciones correspondientes según el contenido de los mismos.The system incorporates an RS232 port (7), with RJ11 modular connector, for connecting an external GSM modem with AT command interface. This RS232 port is connected internally to one of the asynchronous serial communications ports of the controller module. This way it is possible to send messages SMS alert when an alarm situation occurs, for example when detected, through the sensors monitored by the system, a water leak or a gas leak. It is also possible send SMS messages to this modem to command the system so remote The messages received are interpreted by the firmware, executing the corresponding actions according to the content of the same.
El sistema incorpora también un puerto RS485 (8), con conector modular RJ11, internamente conectado a otro de los puertos de comunicaciones serie asíncronas del módulo controlador. Sobre este puerto se implementa el protocolo Modbus/RTU, lo que permite al sistema la comunicación con dispositivos externos compatibles con este protocolo.The system also incorporates an RS485 port (8), with RJ11 modular connector, internally connected to another Asynchronous serial communications ports of the module controller. The protocol is implemented on this port Modbus / RTU, which allows the system to communicate with External devices compatible with this protocol.
Un puerto X-10 (9), con conector modular RJ11, permite conectar un módem compatible con el protocolo X-10 como por ejemplo el módulo bidireccional XM10E (TW723), para poder controlar dispositivos basados en esta tecnología. El módulo controlador se comunica con el módem a través de unas líneas digitales de entrada/salida.An X-10 port (9), with connector Modular RJ11, allows to connect a modem compatible with the protocol X-10 such as the XM10E bidirectional module (TW723), to be able to control devices based on this technology. The controller module communicates with the modem through of a digital input / output lines.
El sistema dispone de dos zócalos de expansión (10) preparados para instalar módulos de expansión que implementen protocolos de comunicaciones adicionales. En la figura 4 se muestra una representación esquemática de la circuitería asociada a cada zócalo. El microprocesador se comunica con el módulo de expansión a través de un puerto de comunicaciones asíncronas. Las señales de transmisión (TX) y recepción (RX) de dicho puerto, se conectan a las señales de transmisión (EXP_TX) y recepción (EXP_RX) del módulo de expansión, a través sendos circuitos regeneradores de señal (17). El microprocesador puede detectar la presencia de un módulo de expansión en el zócalo a través de una señal digital (EXP_RDY) conectada a una de las entradas digitales del microprocesador (IO2). Adicionalmente, el microprocesador puede habilitar y deshabilitar la tensión de alimentación del módulo de expansión (EXP_VCC) mediante un transistor tipo FET (18) controlado por una de las salidas digitales del microprocesador (IO1).The system has two expansion sockets (10) prepared to install expansion modules that implement Additional communications protocols. Figure 4 shows a schematic representation of the circuitry associated with each plinth. The microprocessor communicates with the expansion module at through an asynchronous communications port. The signs of transmission (TX) and reception (RX) of said port, are connected to the transmission signals (EXP_TX) and reception (EXP_RX) of the module expansion, through two signal regenerator circuits (17). The microprocessor can detect the presence of a module expansion in the socket through a digital signal (EXP_RDY) connected to one of the microprocessor's digital inputs (IO2). Additionally, the microprocessor can enable and disable the supply voltage of the expansion module (EXP_VCC) using a FET type transistor (18) controlled by a of the digital outputs of the microprocessor (IO1).
En los módulos de expansión se realiza una función de conversión de protocolo, generando las señales eléctricas necesarias para la comunicación con dispositivos externos. Estas señales se llevan hasta los terminales de sendos conectores atornillables (16), a los que se conectan los dispositivos mencionados.In the expansion modules a protocol conversion function, generating the signals electrical devices necessary for communication with devices external These signals are carried to the two terminals screw connectors (16), to which the mentioned devices.
Todo el sistema se alimenta con una tensión continua de 5 ó 12 VDC (11), generada por un adaptador externo conectado directamente a la red eléctrica.The entire system is powered by a voltage 5 or 12 VDC (11) continuous, generated by an external adapter connected directly to the power grid.
Finalmente, en las figuras 2 y 3 se muestran sendas vistas en perspectiva de una realización preferente de la invención, en la que se pueden apreciar el interfaz de usuario (2) consistente en panel LCD con pantalla táctil, el indicador luminoso basado en diodo LED (4), el marco frontal embellecedor (13), el área de la placa base en la que se disponen los diferentes conectores del sistema (14) y la cubierta trasera de protección (15).Finally, figures 2 and 3 show perspective views of a preferred embodiment of the invention, in which you can see the user interface (2) consisting of LCD panel with touch screen, the indicator light LED-based diode (4), the front bezel (13), the area of the motherboard in which the different are arranged system connectors (14) and protective back cover (fifteen).
Claims (13)
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- un módulo controlador (1), que gobierna la operación del sistema,a controller module (1), which governs the operation of the system,
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- un interfaz de usuario (2) en el que se representa gráficamente el estado de los elementos de la instalación domótica y que permite actuar sobre los mismos,a user interface (2) in which the state of the elements of the home automation installation and that allows act on them,
- --
- uno o varios zócalos (10) en los que se pueden instalar sendos módulos de expansión para implementar diferentes protocolos de comunicaciones, one or several sockets (10) in which individual modules can be installed expansion to implement different protocols of communications,
- --
- medios de señalización, de naturaleza visual o sonora, que informan sobre la actividad y estado del sistema. signaling means, of a visual or sound nature, that inform about the activity and state of the system.
- --
- un microprocesador programable, en el que se ejecuta el código de aplicación (firmware) que gobierna el funcionamiento general del sistema,a programmable microprocessor, in which the code is executed application (firmware) that governs the general operation of the system,
- --
- memoria RAM, utilizada por el código de aplicación durante su ejecución para almacenar variables e información de estado, RAM, used by the application code during execution to store variables and information of state,
- --
- memoria flash tipo NOR, para el almacenamiento persistente del código de aplicación, NOR type flash memory, for persistent storage of the application code,
- --
- memoria EEPROM, para el almacenamiento persistente de datos de configuración,EEPROM memory, for storage persistent configuration data,
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- un reloj de tiempo real, que permite la implementación de programaciones horarias, a real time clock, which allows the implementation of time schedules,
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- un controlador de red Ethernet,a Ethernet network controller,
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- un controlador de panel gráfico LCD,a LCD graphic panel controller,
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- varios puertos para comunicaciones serie asíncronas (UART).various ports for asynchronous serial communications (UART).
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