ENG5255 – Aula 1

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ENG5255 – Aula 1
Introdução aos Sistemas Embarcados
Prof: Thales Baliero Takáo
Definição
Sistema Embarcado: 
Também conhecido como
Sistema de Computador
Embarcado é qualquer
dispositivo que inclui um
computador programável e
que não de propósito geral, ou
seja, atende a propósitos
específicos.
Características da aplicação para 
otimizar o design.
Futuro?
Um computador
Está na maioria dos dispositivos
Com capacidade de comunicação
Nós teremos computação e comunicação
Em qualquer lugar
A qualquer momento
E em qualquer coisa
Exemplos: Aviões
Cabine e piloto
Exemplo: Aviões
Principais Requisitos
Confiabilidade
Sensores reportam os valores corretos
O sistema de controle não pode cometer erros e devem sempre atuar dentro de um faixa de tempo 
tolerável.
Como medir a confiabilidade? Veremos em outras aulas.
Segurança
Proteção contra invasão e sobreescrita de valores de sensores e atuadores.
Comportamento de tempo real
Passageiros esperam assistir a um filme ou escutar uma música sem interrupção ou jitter.
Os comandos dos pilotos devem sempre ter efeito imediato sobre os sensores e atuadores
O sistema de piloto automático não deve tomar decisões de maneira tardia
Sistema sempre disponível (disponibilidade)
Sempre uma informação de um sensor for requisitada, ela deverá estar disponível.
Exemplo: Internet of Things (IoT)
Características
Em qualquer lugar
Eficiência energética
Machine Learning
Outros Exemplos?
Segurança e Identificação
Home Appliances
Robótica
Linhas de Produções
Logística
Indústria Naval
Veículos em geral
Saúde e Health Care.
Como descrever/especificar um Sistema Embarcado?
Tipicamente Rativos
Esperam por uma entrada
Realização cálculos computacionais
Geram Saídas
Podem ser modelados como autômatos (estudaremos nas próximas aulas)
Características de Projeto e Desafios
Design
Sistemas Embarcados
São desenvolvidos para determinadas Aplicações
Aplicações são especificadas por meio de Requisitos
Os requisitos ditam Caraterísticas de Sistemas Embarcados
Desafios
Confiabilidade
Eficiência
Restrições de Tempo Real
Características de Projeto e Desafios
Confiabilidade
Leva o usuário a ter confiança no sistema
Aviões
Plantas de Usina Nuclear
Sistema de freio automotivo
Por que confiabilidade é importante para os Sistemas Embarcados?
Conectados com ambiente
Impacto imediato no ambiente
Características de Projeto e Desafios
Eficiência
Eficiência Energética
Tamanho do código
Peso
Custo
Características de Projeto e Desafios
Eficiência Energética
A quantidade de trabalho entregue por unidade de energia. p.e:
Quantidade de trabalho útil por Joule
Número de instruções por Joule em um processador
Número de bits encaminhados por Joule
Escalonamento de processos podem definir a eficiência energética de um S.E.
Características de Projeto e Desafios
Tamanho de código
Deve ocupar a menor quantidade possível de espaço de memória
Aparência física
Tamanho reduzido
Portabilidade
Custo
Menor número de componentes
Características de Projeto e Desafios
Restrições de Tempo Real
Se restrições de tempo real não são atendidas:
Baixa qualidade
Sérias consequências
Falta de confiabilidade
Projeto de 
Sistemas 
Embarcados
Requisitos
Linguagem descritiva sobre o que o usuário deseja e o que ele espera.
Pode ser feita de várias maneiras:
Conversando com o cliente
Conversando com o representantes de venda
Fornecendo protótipos para os usuários comentarem
Requisitos Funcionais vs Requisitos Não Funcionais
Requisitos Funcionais
São funções que devem ser realizadas pelo sistema embarcado
Requisitos Não funcionais
São características associadas ao sistema embarcados e determinadas 
funcionalidades.
Tempo de computação
Tamanho
Peso
Consumo de Energia
Confiabilidade
Segurança
Disponibilidade
Exemplo de Atributos de Requisitos
Nome
Propósito
Entradas
Saídas
Funções
Performance
Custo de Produção
Potência (Consumo energético)
Peso e Tamanho
Exemplo: 
Requisitos 
de um GPS
GPS obtém informações 
geoespaciais e imprimi na tela o 
local a partir de uma base de dados
O GPS “moving maps” precisa
Funcionalidade: proposito automotivo. Mostrar os principais pontos de interesse e as 
principais avenidas.
Interface do usuário: pelo menos 400 x 600 pixels. No máximo três botões. Menu 
pop-up.
Perfomance: O mapa deve rolar sem problemas. Não demorar mais que 1 segundo 
para ligar. Feche o GPS dentro de 15 segundos.
Custo: $30
Peso/Tamanho: Deve se encaixar na palma da mão.
Consumo de Energia: Deve permanecer ligado por 8 por meio de 4 pilhas AA
Formulário de Requisitos
Nome GPS moving map
Propósito Auxiliar motorista em seu trajeto
Entradas Botão para ligar, dois botões de controle
Saídas Back-lit LCD display 400 x 600
Funções Utilizar 5 receptores GPS, Permitir 3 tipos resoluções, 
sempre mostrar a latitude e a longitude atual
Performance Atualizar a tela com uma taxa de 0.25 segundo se 
houver movimento
Custo de produção $30
Power 100mW
Peso/Tamanho Não mais que 5,08 cm x 12,7 cm, 12, não mais que 340 
gramas
Especificação
Uma descrição mais precisa do sistema:
Não deve referenciar uma arquitetura específica
Fornece informações para a fase de Arquitetura do Projeto
Pode incluir requisitos funcionais e não funcionais.
Pode ter uma notação específica, como matemática.
Especificação do GPS
Deve incluir:
O que será recebido do GPS.
Dados do Mapa
Interface do Usuário
Operações requeridas para atender as solicitações do usuário
Background de operações necessárias para manter o sistema e execução
Projeto de Arquitetura
Componentes de Hardware:
CPUs, periféricos, etc.
Componentes de Software:
Programas, banco de dados, ferramentas em geral.
Deve levar em consideração as especificações funcionais e não funcionais.
Diagrama de Blocos do GPS Moving
Arquitetura do Hardware
Arquitetura do Software