Aula 1 - Sistemas Embarcados

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Sistemas 
Embarcados
Aula 1 e 2 
Nelson Vasconcellos
nelson.vasconcellos@uva.br
Apresentação do Professor
Profº Nelson Vasconcellos
nelson.vasconcellos@uva.br
profnelsonvasconcellos@gmail.com
✓ Engenheiro Elétrico / Computação (CREA: 1985103037)
✓ Especialista em Perícia Judicial
✓ Engenharia de Patentes – Propriedade Industrial 
✓ Mestre em Ciência da Computação
✓ Especialista em sistemas/equipamentos Biomédicos
✓ Dourando inconcluso em Engenharia Biomédica
mailto:nelson.vasconcellos@uva.br
Apresentação do Professor
Profº Nelson Vasconcellos
nelson.vasconcellos@uva.br
profnelsonvasconcellos@gmail.com
✓ Engenheiro Elétrico / Computação (CREA: 1985103037)
✓ Especialista em Perícia Judicial
✓ Engenharia de Patentes – Propriedade Industrial 
✓ Mestre em Ciência da Computação
✓ Especialista em sistemas/equipamentos Biomédicos
✓ Dourando inconcluso em Engenharia Biomédica
mailto:nelson.vasconcellos@uva.br
OBJETIVO DA
DISCIPLINA
Objetivos
• Compreender a arquitetura dos dispositivos: CPLDs;
FPGAs;
• a programação desses dispositivos;
• a desenvolver aplicações com esses dispositivos.
• A arquitetura dos microprocessadores com arquitetura
ARM;
• a programação desses microprocessadores;
• a desenvolver aplicações com esses dispositivos.
Sistemas Embarcados
Sistemas Embarcados
Referências Bibliográficas
• Referências Básicas
1. ANDRADE, Fernando Souza de; OLIVEIRA, André Schneider de. Sistemas 
Embarcados – Hardware e Firmware na prática. Érica, 1a edição, 2012.
2. GUIMARÃES, Alexandre de Almeida. Eletrônica Embarcada Automotiva. 
Erica, 2007.
3. YAGHMOUR, Karim, Master, Jon. Construindo Sistemas Linux Embarcados. 
Alta Books, 2009.
• Referências Complementares
1. BOSCH, Robert. Manual de Tecnologia Automotiva. Edgard Blücher. 25ª 
edição, 2012.
2. PINHEIRO, José Maurício. Biometria nos sistemas computacionais você é a 
senha. Ciência Moderna, 2008.
3. MOLLOY, Derek. Exploring BeagleBone. Wiley, 2015. 1ª Edição.
CRITÉRIOS DE 
AVALIAÇÃO E
APROVAÇÃO
CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO:
A1+ A2 E/OU +A3:
Nota de corte: 4,0 = 0,0
CRITÉRIOS DE APROVAÇÃO:
Média ≥ 6,0 e mínimo de 75% de presença
Então, o aluno estará APROVADO
Sistemas Embarcados
Termômetro do conhecimento
• Avaliação A1: composição de atividades realizadas em sala de aula e/ou ao 
longo do período + prova escrita dentro do prazo estabelecido pela UVA;
• Avaliação A2: composição de atividades realizadas em sala de aula e/ou ao 
longo do período + prova escrita dentro do prazo estabelecido pela UVA;
• Avaliação A3: prova escrita tendo a abordagem de todo o conteúdo ministrado 
no período.
Se liga nos insights
• Critérios de avaliação das atividades;
• Postagem e entrega de atividades fora do prazo não serão
aceitas;
• Determinados dias de aulas com atividades avaliativas,
sem aviso prévio;
• Revisão de atividades e notas serão realizadas uma
semana após as avaliações A1 e A2;
Sistemas Embarcados
Aula 1 – Definições Básicas
• Sistemas Embarcados
• É a combinação de um hardware e software de computador para uma função 
específica.
• Podem funcionar em um sistema muito maior
• Microcontroladores ou computadores em um único chip. Podem ser 
considerados dispositivos compostos por um processador dedicado com 
finalidade de executar uma aplicação específica
• Refere-se a um produto que envolve uso de eletrônica e software
• Combinação entre hardware e software desenvolvida para desempenhar uma 
tarefa específica
• O alcance destas aplicações vão desde relógios digitais e micro-ondas até 
veículos híbridos e aviões. 
• 98% de todos os microprocessadores produzidos são usados em Sistemas 
Embarcados
Sistemas Embarcados
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
• São sistemas computacionais que estão inseridos em 
máquinas ou em sistemas maiores
• Embutidos em equipamentos eletrônicos:
– telefones celulares, vídeo-cassete (obsoleto), forno 
microondas,carros, automação de escritório....
• Encontrado em quase todas as aplicações que 
necessitam de algum tipo de controle....
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
• produtos de consumo: 
– telefones celulares, pagers, câmaras digitais, 
vídeo-cassete (obsoleto), vídeo games portáteis, 
calculadores, etc;
• eletrodomésticos: 
– forno de microondas, secretárias eletrônicas, 
equipamentos de segurança, termostatos, 
máquinas de lavar e sistemas de iluminação;
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
• Automação de escritório: 
– máquinas de fax, copiadoras, impressoras e 
scanners;
• Automóveis: 
– controle de transmissão, injeção eletrônica, 
suspensão ativa, freio ABS.
Aplicabilidade
Definições Básicas
• Eletrodomésticos: ar condicionado, cafeteira elétrica, micro-ondas, geladeira, máquina de 
lavar;
• Aparelhos de comunicação: Equipamentos de rede como switch e roteador; telefones.
• Periféricos de computadores;
• Equipamentos de Entretenimento: TVs e players de mídia, console de games;
• Aparelhos de reprodução de imagens e som; 
• Equipamentos médicos: sistemas de suporte à vida;
• Sistemas de armamentos militares: sistemas bélicos;
• Dispositivos de vendas/atendimento: biometria, leitor de código de barras, caixa de 
autoatendimento ATM;
• Brinquedos;
• Automotivo: Computadores de bordo automotivos, freio ABS, interface de vídeo e voz;
• Industrial: Sistemas de controle, robótica.
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
Automóveis - Volvo S80
•2 Redes CAN
•250Kbps
•125Kbps
•4 Redes baixa velocidade
•10,4Kbps
•18 ECUs
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
Características
• Funcionalidade única, executada repetidamente
• Entrada/Saída intensivo 
• Executa tarefas em paralelo
• Restrições de projeto mais rígidas: 
– Custo, tamanho, peso, desempenho, potência dissipada, etc. 
• Tempo real: 
– O tempo para fornecer resultados é determinado pelo 
tempo que o ambiente pode esperar.
– Sistemas em que têm aspectos temporais na especificação. 
• Sistemas reativos
– Reagem continuamente a estímulos externos
Aula 2 – Definições Básicas
• É a combinação de 3 componentes
• Hardware – É constituído de um circuito integrado baseado em 
microcontrolador, fonte de alimentação, display e etc
• Software – Permite a execução de aplicativos instalados
• Sistema Operacional em Tempo Real (RTOS) – Supervisiona a forma como o 
sistema embarcado executa. Atua como uma interface entre o hardware e o 
software permitindo que o processador minimize as latências 
Sistemas Embarcados
Hardware RTOS Aplicação
Características
Definições Básicas
• São sistemas reativos
• Depende do ambiente em que está 
inserido
• Microcontroladores processam as 
entradas do sistema, gerando uma 
ação entregue pelas saídas
• Elementos de entrada e saída:
• Sensores
• Atuadores
• Dispositivos de comunicação
• Dispositivos de Interface 
Gráfica
• Outros
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
Arquitetura Básica
Sistemas Embarcados
Funcionamento
Como Funcionam
Definições Básicas
• São gerenciados por Microcontroladores ou DSP – Processadores 
Digitais de Sinais, ASIC (Application – specific integrated circuits), FPGA 
(Field – programmable gate arrays), tecnologia GPU, Gate arrays
(Arranjo de portas programáveis de campo)
• Sua programação é chamada de firmware, é armazenada numa 
memória ROM (read Only) ou em EEPROM (memória flash), rodam com 
recursos computacionais reduzidos. Se conectam com o mundo externo 
através de periféricos.
Aula 1 – Definições Básicas
Sistemas Embarcados
ASIC DSPASIP uP uC Mem
Código
DSP
Código
uP
RTOS
A/D D/ASensores Atuadores
Eventos
Eventos
Arquitetura de Hardware
Estrutura Básica
Definições Básicas
• Sensores – Mede e converte uma unidade física para um pulso elétrico, 
que será lido e tratado por um sistema interno e sua informação 
guardada na memória
• Conversor A-D – Converte um sinal analógico recebido para um sinal 
digital
• Processadores & ASIC:Processador o dado a ser medido na saída e 
armazena na memória
• Conversor D-A – Converte um sinal digital recebido para um sinal 
analógico
• Atuador – Compara uma saída recebida do conversor D-A com a saída 
atual armazenada e armazena a saída aprovada