Estudos Dirigidos para Avaliação de Sistemas Embarcados

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Estudos Dirigidos para Avaliação de Sistemas Embarcados
Prof. Rubens Evangelista
1) O que são plataformas de prototipagem?
As plataformas de prototipagem foram criadas com o objetivo de permitir a desenvolvedores iniciantes a criarem seus próprios projetos de eletrônica de forma fácil e, o principal, sem terem que gastar muito dinheiro.
O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica open-source, programada em C++ (com algumas modificações). Podemos dizer que ele é um microcontrolador bem simples que só roda um programa por vez, portanto é usado em projetos que possuem funções mais simples do tipo “liga-desliga”.
O Raspberry Pi, por outro lado, é um mini-computador. Com entradas HDMI e USB, é possível conectar a ele um monitor, mouse e teclado para ser utilizado da mesma forma que outros computadores. Por ser algo mais complexo que o arduino, ele não se limita a executar uma função de cada vez, além dessas funções poderem ser mais complexas, tais como cálculos complexos, criptografia, análise de imagem, entre outros.
Por último, o NodeMCU é uma plataforma também open-source desenvolvida com foco em IoT (Internet das Coisas), e por isso possui integração com placa wi-fi (coisa que o Arduino e alguns Raspberry Pi não possuem de fábrica). Apesar de não ser tão conhecido como as duas plataformas acima, o NodeMCU está ganhando força no mercado aos poucos, podendo virar uma concorrente do Arduino.
2) Qual a principal utilidade do microcontrolador Mbed?
Os Microcontroladores Mbed são uma série de placas de desenvolvimento projetado para microcontroladores rápidos, flexíveis e de baixo risco e de prototipagem rápida.
3) Quantos pinos de I/O o Mbed possui?
O Mbed possui 12 pinos.
4) Quantos são pinos de entrada? Quantos de saída? Descreva as possibilidades de ajuste para pinos de entrada e de saída!
O Mbed possui 12 pinos, sendo 6 pinos para entradas digitais e 6 pinos para saídas digitais.
5) Qual o microprocessador do Mbed?
6) Qual a principal utilidade do microcontrolador Arduino?
A lista de possibilidades é praticamente infinita. Você pode automatizar sua casa, seu carro, seu escritório, criar um novo brinquedo, um novo equipamento ou melhorar um já existente. Tudo vai depender da sua criatividade.
Para isso, o Arduino possui uma quantidade enorme de sensores e componentes que você pode utilizar nos seus projetos. Grande parte do material utilizado está disponível em módulos, que são pequenas placas que contém os sensores e outros componentes auxiliares como resistores, capacitores e leds.
7) Quantos pinos de I/O o Arduino UNO possui?
O Arduino UNO possui 20 pinos, sendo 7 pinos de entrada digital, 7 pinos de saída digital e 6 pinos de entrada analógica. 
8) Quantos são pinos de entrada? Quantos de saída? Descreva as possibilidades de ajuste para pinos de entrada e de saída!
O Arduino UNO possui 14 Pinos de E/S digitais (dos quais 6 podem ser saídas PWM), sendo 7 pinos para entradas digitais e 7 pinos para saídas digitais.
O Arduino UNO também possui 6 pinos de entrada analógica.
9) Qual o microprocessador do Arduino UNO?
10) Qual o nome da linguagem de programação do Arduino?
Arduino se programa em uma linguagem de alto nível semelhante a C/C++ e geralmente tem
os seguintes componentes para elaborar o algoritmo:
- Estruturas
- Variáveis
- Operadores booleanos, de comparação e aritméticos
- Estrutura de controle
- Funções digitais e analógicas
11) Com que linguagem ela possui extrema semelhança?
A linguagem de programação do Arduino se assemelha a linguagem C++, porém com algumas poucas modificações.
12) O compilador do Arduino é multiplataforma? Roda em quais sistemas operacionais?
Multi-plataforma: o software Arduino roda em Windows, Macintosh OSX e sistemas operacionais Linux. A maioria dos sistemas de microcontroladores estão limitadas ao Windows.
13) Quais as duas funções obrigatórias que um codigo (sketch) do Arduino deve possuir?
Existem duas funções obrigatórias em um programa Arduino, setup() e loop().
A função setup () é executada na inicialização do programa e é responsável pelas configurações iniciais do microcontrolador, tal como definição dos pinos de I/O, inicialização da comunicação serial, entre outras.
A função loop () será onde ocorrerá o laço infinito da programação, ou seja, onde será inserido o código que será executado continuamente pelo microcontrolador.
14) Defina Tensão eletrica? Qual a sua unidade de medida?
Tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial (DDP) ou voltagem, é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou a diferença em energia elétrica potencial por unidade de carga elétrica entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt, ou joules por coulomb. 
A diferença de potencial é igual ao trabalho que deve ser feito por unidade de carga contra um campo elétrico para se movimentar uma carga qualquer. 
Um voltímetro pode ser utilizado para se medir a diferença de potencial entre dois pontos em um sistema, sendo que usualmente um ponto referencial comum é o terra. 
A tensão elétrica pode ser causada por campos elétricos estáticos, por uma corrente elétrica sob a ação de um campo magnético, por campo magnético variante ou uma combinação dos três.
15) Defina Corrente eletrica? Qual a sua unidade de medida?
A corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica, ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades.
A unidade padrão no Sistema Internacional de Unidades para medir a intensidade de corrente é o ampere. Para medir a corrente, pode-se utilizar um amperímetro. 
Uma corrente elétrica, já que se trata de um movimento de cargas, produz um campo magnético, um fenômeno que pode ser usado como um eletroímã, sendo este o princípio de funcionamento de um motor.
16) Defina Resistência eletrica? Qual a sua unidade de medida?
Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. 
É medida em ohms (Ω).
17) Explique como funciona a corrente eletrica contínua!
Corrente contínua, corrente direta, corrente galvânica ou ainda corrente constante (CC ou DC do inglês direct current) é o fluxo ordenado de elétrons sempre numa direção. Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V), pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas (1,2V e 1,5V), dínamos, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias, que retificam a corrente alternada para produzir corrente contínua. Normalmente é utilizada para alimentar aparelhos eletrônicos (entre 1,2V e 24V) e os circuitos digitais de equipamento de informática (computadores, modems, hubs, etc.). Este tipo de circuito possui um polo negativo e outro positivo (é polarizado), cuja intensidade é mantida. Mais corretamente, a intensidade cresce no início até um ponto máximo, mantendo-se contínua, ou seja, sem se alterar. Quando desligada, diminui até zero e extingue-se.
18) Explique como funciona a corrente elétrica alternada!
A corrente alternada (CA ou AC - do inglês alternating current), é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas quadradas. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos pólos positivo e negativo, a de corrente alternada é composta por fases (e, muitas vezes, pelo fio neutro).
19) O que é um resistor? Quais variedades que existem?
Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica. Causam uma queda de tensão em alguma parte de um circuitoelétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica, apesar de limitar a corrente. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão. 
Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a tensão sobre os componentes desejados.
É um componente formado por carbono e outros elementos resistentes usados para limitar a corrente elétrica em um circuito.
Por seu tamanho muito reduzido, é inviável imprimir nos resistores as suas respectivas resistências. Optou-se então pelo código de cores, que consiste em faixas coloridas no corpo do resistor indicadas como a, b, c e % de tolerância. As primeiras três faixas servem para indicar o valor nominal de suas resistências e a última faixa, a porcentagem na qual a resistência pode variar seu valor nominal, conforme a seguinte equação:
R = (10a + b) x 10c ± % da tolerância
20) O que é um capacitor? Quais os valores que podem assumir?
O capacitor é um dispositivo elétrico capaz de armazenar cargas elétricas. Em circuitos eletrônicos alguns componentes necessitam que haja alimentação em corrente contínua, enquanto a fonte está ligada em corrente alternada. A resolução deste problema é um dos exemplos da utilidade de um capacitor.
Este elemento é capaz de armazenar energia potencial elétrica durante um intervalo de tempo, e é construído utilizando um campo elétrico uniforme. Um capacitor é composto por duas peças condutoras, chamadas armaduras e um material isolante com propriedades específicas chamado dielétrico.
21) O que é um indutor? Quais os valores que podem assumir?
Um indutor é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de campo magnético, normalmente combinando o efeito de vários loops da corrente elétrica.
O indutor pode ser utilizado em circuitos como um filtro passa baixa, rejeitando as altas frequências.
Também costuma ser chamado de bobina, choke ou reator.
Pode assumir valores de Indutância, Energia, Circuitos Elétricos, Análise de Circuitos, Redes de indutores e Fator Q.
22) O que é um Display de 7 segmentos?
Um display de sete segmentos, é um tipo de display (mostrador) barato usado como alternativa a displays de matriz de pontos mais complexos e dispendiosos. Displays de sete segmentos são comumente usados em eletrônica como forma de exibir uma informação alfanumérica (binário, octadecimal, decimal ou hexadecimal) que possa ser prontamente compreendida pelo usuário sobre as operações internas de um dispositivo. Seu uso é corriqueiro por se tratar de uma opção barata, funcional e de fácil configuração.
Um display de sete segmentos, como seu nome indica, é composto de sete elementos, os quais podem ser ligados ou desligados individualmente. Eles podem ser combinados para produzir representações simplificadas de algarismos arábicos. Freqüentemente, os sete segmentos são dispostos de forma oblíqua ou itálica,ou verde, o que melhora a legibilidade.
Os sete segmentos são dispostos num retângulo com dois segmentos verticais em cada lado e um segmento horizontal em cima e em baixo. Em acréscimo, o sétimo segmento bissecta o retângulo horizontalmente. Também existem displays de quatorze segmentos e de dezesseis segmentos (para exibição plena de caracteres alfanuméricos) todavia, estes têm sido substituídos em sua maioria por displays de matriz de pontos. Os segmentos de um display de sete segmentos são definidos pelas letras de A a G, conforme indicado à direita, onde o ponto decimal opcional DP (um "oitavo segmento") é usado para a exibição de números não-inteiros.
23) O que é um diodo?
É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor. É um componente que permite que a corrente atravesse somente em um sentido.
24) O que é um LED? Quais as cores e modelos que podem assumir?
O LED (Light Emitting Diode) é um diodo que emite luz quando energizado. Os LED´s apresentam muitas vantagens sobre as fontes de luz incandescentes como um consumo menor de energia, maior tempo de vida, menor tamanho, grande durabilidade e confiabilidade. O LED tem uma polaridade, uma ordem de conexão. Ao conectá-lo invertido não funcionará corretamente. Revise os desenhos para verificar a correspondência do negativo e do positivo.
São especialmente utilizados em produtos de microeletrônica como sinalizador de avisos. Também é muito utilizado em painéis, cortinas e pistas de led. Podem ser encontrados em tamanho maior, como em alguns modelos de semáforos ou displays.
Um LED RGB é um LED que incorpora em um mesmo encapsulamento três LED´s, um vermelho (Red), um verde (Green) e outro azul (Blue). Desta forma é possível formar milhares de cores ajustando de maneira individual cada cor. Os três LED´s estão unidos por um negativo ou cátodo.
25) O que é um Transístor?
É utilizado principalmente como amplificador, interruptor de sinais elétricos e como retificador elétrico em um circuito. O termo provém do inglês transfer resistor (resistor/ resistência de transferência), como era conhecido pelos seus inventores.
O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico, significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo da polarização pré-estabelecida. Graças a esta função, a corrente elétrica que passa entre coletor (C), base (B) e emissor (E) do transistor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos e processa a amplificação de sinal. Entende-se por “amplificar” o procedimento de tornar um sinal elétrico mais fraco num mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como o sinal gerado por um microfone, é injetado num circuito eletrônico (transistorizado por exemplo), cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características. A este processo todo dá-se o nome de ganho de sinal.
Atualmente os transistores se encontram em todos os aparelhos de uso doméstico e cotidiano: rádios, televisões, gravadores, aparelhos de som, microondas, lavadoras, carros, calculadores, impressoras, celulares, etc.
 
26) O que é um potenciometro?
Um potenciômetro é uma resistência cujo valor é variável. Desta maneira, indiretamente, pode-se controlar a intensidade de corrente que flui por um circuito se está conectado em paralelo, ou controlar a voltagem ao conectá-lo em série. São adequados para uso como elemento de controle em aparelhos eletrônicos. O usuário o aciona para variar os parâmetros normais de funcionamento. Um exemplo é o botão de volume de um rádio.
27) O que é uma protoboard? Como funcionam as suas ligações?
É uma placa reutilizável usada para construir protótipos de circuitos eletrônicos sem solda. Uma protoboard é feita por blocos de plástico perfurados e várias lâminas finas de uma liga metálica de cobre, estanho e fósforo.
28) O que é um LDR? Como ele funciona?
O LDR (Light Dependant Resistor) é uma resistência cujo valor em ohms varia de acordo com a luz incidente. Uma fotocélula apresenta um baixo valor de resistência na presença de luz e um alto valor na sua ausência.
Pode ser encontrada em vários artigos de consumo, como por exemplo em câmaras, medidores de luz, relógios com rádio, alarmes de segurança ou sistemas de iluminação pública.
29) O que é um servomotor?
O Micro Servo Motor SG90 9g é um item essencial para projetos de robótica, mecatrônica e diversos outros projetos. Na robótica, o servo motor é responsável por movimentar braços, pernas e mãos dos robôs. No automodelismo o servo motor é utilizado para virar as rodas dianteiras dos carrinhos e no aeromodelismo é utilizado para controlar os flaps das asas dos aviões.
Ao utilizar o Micro Servo Motor SG90 9g é possível controlar o giro e a posição do mesmo através dos comandos enviados pela plataforma microcontrolada. Após o envio do comando para que o servo altere sua posição, o mesmo verifica sua posição atual e em seguida executa o comando girando até a posição indicada.
30) O que é um JoyPad de quatro posições?
O MóduloJoystick KY-023 foi desenvolvido com a finalidade de controlar dispositivos eletrônicos como uma espécie de controle de vídeo game. Muito conhecido como “botão analógico” pelos jogadores de vídeo game, o joystick permite controlar a movimentação do personagem e navegar entre menus. Em projetos eletrônicos, o mesmo possibilita controlar motores, robôs ou carrinhos.
31) O que são shields?
Um shield é uma placa que permite expandir as funcionalidades originais do Arduino.
Alguns exemplos: Arduino Ethernet Shield R3; Kit Motor Shield R3; Arduino WiFi Shield;
Arduino XBee Shield; Arduino ProtoShield R3; Kit Joystick Shield; Shield celular com SM5100B; 
Shield GPS; Shield LCD Colorido; Shield MP3 Player; Shield WiFly; Wireless SD Shield.
32) Quais os modelos de arduino que existem no site oficial?
Arduino Leonardo; Arduino Mega2560 R3; Arduino Esplora; Arduino Mega ADK; Arduino Pro; Arduino FIO V3; Arduino LilyPad; Arduino Mini 05; Arduino Pro Mini; Arduino Micro.
33) O modelo Arduino Mega possui quais características?
A placa Arduino Mega 2560 foi desenvolvida para projetos mais complexos. Com 54 pinos digitais de Entrada / Saída e 16 entradas analógicas, é a placa recomendada para impressoras 3D e projetos de robótica.
A alimentação poderá ser feita através do conector USB ou do conector de energia (tensão recomendada para a entrada de 7 a 12V). O conector USB é protegido por um fusível de 500 mA. A placa tem um botão de RESET e um conector ICSP para gravação de firmware (opcional).
O consumo de corrente através da porta USB (alimentação 5V) é de aproximadamente 75 mA (Arduino Mega rodando o programa de exemplo Blink).
Cada porta digital do Arduino Mega pode suportar até 20 mA e ser usada como entrada ou como saída.
A placa tem também um conector ICSP conectado à interface SPI do ATmega2560. Esse conector poderá ser usado se preferir, para gravar seu firmware (programas) diretamente no Microcontrolador
34) Qual a diferença de um sinal analógio e um sinal analógico?
Sinal Analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. A representação de um sinal analógico é uma curva. Como mostra a figura abaixo. Como exemplo, se um sinal varia seus valores 0 a 10, o sinal analógico passa por todos os valores intermediários possíveis (0.01, 0.566, 4.565, 8.55...). Sendo assim a faixa de frequência é bem maior e não tão confiável.
Sinal Digital é um sinal com valores discretos (descontínuos) no tempo e em amplitude. A representação de um sinal digital é um histograma. Usando o mesmo exemplo acima, se um sinal varia seus valores de 0 a 10, o sinal digital assumirá os valores discretos (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10). Se um sinal no sistema digital acima tem o valor de 4,25 em qualquer instante de tempo, é representado pelo valor mais próximo discreto, neste caso o 4. 
Os sinais que variam de 4 a 4,5 serão representados pelo 4 e sinais que variam de 4,5 a 5 serão representados pelo 5.
35) O que é modulação PWM!
A modulação por largura de pulso (MLP) – mais conhecida pela sigla em inglês PWM (Pulse-Width Modulation) - de um sinal ou em fontes de alimentação envolve a modulação de sua razão cíclica (duty cycle) para transportar qualquer informação sobre um canal de comunicação ou controlar a quantidade de energia que se envia em uma carga.
Por exemplo, se aplicamos PWM a um LED podemos variar a intensidade do brilho, e se aplicamos PWM a um motor DC conseguimos variar a velocidade do mesmo com a característica de manter sua força constante.
36) É possível converter uma entrada analógica em digital no Arduino? Via eletrônica ou via software?
Quando o Arduino recebe um sinal analógico ele o converte para digital em 1024 partes. Esta operação é padrão já que o Arduino pensa que o sinal que vai receber varia entre 0v e 5v o que nos dá um valor para cada parte de aproximadamente 4,88 mV. Mas podemos dizer que não, que realmente o sistema vai funcionar entre 0v e 3v, obtendo assim 1024 partes distribuídas entre 0v e 3v, o que nos dá um valor para cada parte de 2,9 mV, ou seja, uma resolução muito maior.
37) Descreva a sintaxe e a função do comando pinMode!
Configura o pino especificado para que se comporte ou como uma entrada (input) ou uma saída (output).
Sintaxe:
pinMode(pin, mode)
pinMode(9, OUTPUT); // determina o pino digital 9 como uma saída.
38) Descreva a sintaxe e a função do comando digitalWrite!
Escreve um valor HIGH ou um LOW em um pino digital.
Sintaxe:
digitalWrite(pin, valor)
digitalWrite(9, HIGH); // Coloca o pino 9 em estado HIGH.
39) Descreva a sintaxe e a função do comando delay!
Aguarda um instante.
Sintaxe:
delay(1000); // Aguarda um segundo (1s = 1000ms)
40) Descreva a sintaxe e a função do comando analogWrite()!
Escreve um valor analógico (onda PWM) em um pino. Pode ser usado para acender um LED
variando o brilho ou girar um motor a velocidade variável.
Sintaxe:
analogWrite(pin, valor)
analogWrite (9,134); // Envia o valor analógico 134 para o pino 9.
41) Descreva a sintaxe e a função do comando for!
A sentença for é utilizada para repetir um bloco de código delimitado por chaves. Um
contador com incremento normalmente é usado para controlar e finalizar o loop. A sentença
for é útil para qualquer operação repetitiva, e é frequentemente usada com arrays para
operar em conjuntos de dados ou de pinos.
// Aumentar o brilho de um LED usando um pino PWM
int PWMpin = 13; // um LED no pino 13
void setup()
{
// nenhum setup é necessário
}
void loop()
{
for (int i=0; i <= 255; i++){
analogWrite(PWMpin, i);
delay(10);
}	}
42) Descreva a sintaxe e a função do comandoSerial.print!
Escreve no serial texto em formato ASCII. Essa função tem muitas possibilidades. Números inteiros são escritos usando um caractere ASCII para cada dígito. O mesmo ocorre para números flutuante e, por padrão, são escritas duas casas decimais. Bytes são enviados como caracteres únicos e strings e caracteres são enviados como escritos.
Serial.print(78, BIN) envia em binário "1001110"
Serial.print(78, OCT) envia em octal "116"
Serial.print(78, DEC) envia em decimal "78"
Serial.print(78, HEX) envia em hexadecimal "4E"
Serial.println(1.23456, 0) envia apenas "1", sem casas decimais
Serial.println(1.23456, 2) envia "1.23", ou seja, duas casas decimais
Serial.println(1.23456, 4) envia "1.2346", ou seja, 4 casas decimais
Sintaxe:
Serial.print(val)
Serial.print(val, format)
43) Descreva a sintaxe e a função do comandoSerial.println!
Funciona praticamente igual a função Serial.print(), a única diferença é que esta função acrescenta ao fim da mensagem o caractere de retorno de carro (ASCII 13 ou ‘\r’) e o caractere de nova linha (ASCII 10 ou ‘\n’). A sintaxe, os parâmetros e o retorno são os mesmos da função Serial.print().
44) Descreva a sintaxe e a função do comando map
Mapeia o resultado da entrada analogica dentro do intervalo de 0 a 255.
Sintaxe:
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255);
45) Descreva a sintaxe e a função do comando Serial.read
Lê o byte mais recente apontado no buffer de entrada da serial.
Sintaxe:
Serial.read();
46) Descreva a sintaxe e a função do comando if else then
Os comandos if e if-else são instruções que permitem a execução condicional de outros comandos.
Na forma completa, if-else, o comando-if é executado quando a condição é verdadeira, caso contrário, o comando-else é executado.
Sintaxe:
Há duas variações do comando if:
1 - if (condição) comando-if else comando-else
2 - if (condição) comando-if
47) Descreva a sintaxe e a função do comando lcd.print
Envia a mensagem para o display.
Sintaxe:
lcd.print("Multilogica shop");
48) Descreva a sintaxe e a função do comando lcd.set
Envia a mensagem para o display.
Sintaxe:
lcd.print("Multilogica shop");
49) Descreva a sintaxe e a função do comando lcd.begin
Define o número de colunas e linhas do Display.
Sintaxe:
lcd.begin(16, 2);
50) Descreva a sintaxe e a função do comando lcd.scrollDisplayLeft
Caminha uma posição para a esquerda.
Sintaxe:
lcd.scrollDisplayLeft();
51) Qual a diferença entre um Microprocessadore um Microcontrolador?
O microprocessador é um circuito integrado responsável pelo processamento de dados, como uma unidade lógica e aritmética, com diversos registradores especiais, mas precisa receber ordens externas e ter outros componentes externos para funcionar.
Já o microcontrolador é um microprocessador, memória RAM, memória ROM, temporizadores, contadores, porta serial, conversores e portas de I/O em um só circuito integrado, ou seja, um microcomputador-de-um-só-chip.