APS

Prévia do material em texto

Microcontroladores
1.1 O QUE SÃO MICROCONTROLADORES?
Microcontroladores são dispositivos responsáveis por controlar, ou até mesmo coordenar, circuitos eletrônicos por meio de algoritmos programáveis. Resumidamente microcontroladores, é a junção de múltiplos componentes, sendo eles uma unidade de memória RAM, uma de memória ROM e registradores de deslocamentos externos que são basicamente, chips com funções de entrada e saída. Todos esses componentes exercem a função de um microcontrolador, ou seja, um chip programável de acordo com a função a ser desenvolvida, a conexão entre eles, é feita através da placa mãe, um controlador de função superior. Todos esses componentes citados a cima, são apenas os mais necessários para se obter um microcontrolador, com funções mínimas de trabalho, o que não impossibilita de ser atualizado, e agregado outros componentes a ele, afim de dar um gama maior de funcionalidade a esse sistema de controle, entre eles um modulo de internet, cabo USB, entre outros, o determinante ai, esta na função que será dada a ele.
 O QUE SÃO CONTROLADORES?
Os controladores são dispositivos que que possuem microcontroladores em seu interior, geralmente usados a nível industrial, os controladores possuem, e podem ser usados em ambientes que necessitam, de um controle mais rígido, como é o caso das grandes industrias que já trabalham com a revolução 4.0, essas industrias adotaram os sistemas robóticos que são programados e controlados através dos controladores e microcontroladores. Os controladores devem controlar algo. Seja um sensor ultrassônico, um atuador, ou até mesmo um LED, o microcontrolador é a peça do quebra-cabeça que torna toda a execução do código um processo lógico e coerente.
 QUAIS OS PRINCIPAIS CONTROLADORES?
Geralmente, quando falamos em controladores, encontramos três no mercado, os mais utilizados, são: Arduino, ESP e Raspberry Pi. 
· ARDUINO: O Arduino foi criado em 2005 por um grupo de 5 pesquisadores, sendo eles, Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis. O objetivo era elaborar um dispositivo que fosse ao mesmo tempo barato, funcional e fácil de programar, sendo dessa forma acessível a estudantes e projetistas amadores. Além disso, foi adotado o conceito de hardware livre, o que significa que qualquer um pode montar, modificar, melhorar e personalizar o Arduino, partindo do mesmo hardware básico. O Arduino é composto por um microcontrolador Atmel, circuitos de entrada/saída e que pode ser facilmente conectada à um computador e programada via IDE (Integrated Development Environment, ou Ambiente de Desenvolvimento Integrado) utilizando uma linguagem baseada em C/C++, sem a necessidade de equipamentos extras além de um cabo USB. Depois de programado, o microcontrolador pode ser usado de forma independente, ou seja, você pode colocá-lo para controlar um robô, uma lixeira, um ventilador, as luzes da sua casa, a temperatura do ar condicionado, pode utilizá-lo como um aparelho de medição ou qualquer outro projeto que vier à cabeça.
· ESP: Assim como o Arduino, esses dispositivos são placas que contêm microcontroladores. A diferença entre os dois consiste, principalmente, no fato de que a grande maioria dos microcontroladores da família ESP têm conexão Wi-Fi.
Evidentemente, seu uso se mostra uma grande vantagem em relação ao Arduino em situações que envolvem conexão à Internet. E como a Internet das Coisas (IoT) é um fenômeno que ganha cada vez mais importância e espaço tanto na indústria como nas residências, a escolha dos microcontroladores dessa família se mostra muitas vezes a escolha mais lógica.
· RASPBERRY PI: A primeira grande diferença em relação aos demais é que ele é considerado um computador propriamente dito que contém um microcontrolador. Com mais precisão, podemos dizer que é um minicomputador em uma única placa, ou ainda, um SBC (“Single Board Computer”). Ainda em comparação com o Arduino, o Raspberry Pi possui mais memória RAM e de armazenamento, maior velocidade de processamento e a capacidade de realizar múltiplas tarefas ao mesmo tempo (o Arduino é monoprogramável, ou seja, só consegue executar um programa por vez). Apesar disso, não podemos falar que o Raspberry Pi é superior ao Arduino (ou ao ESP), pois ambos são usados para objetivos diferentes. Por exemplo, para o manuseio de circuitos mais simples, o Arduino é mais recomendável, pois o Raspberry Pi exige um Sistema Operacional para funcionar, o que dificultaria e encareceria o projeto.
 Vantagens e desvantagens
Vantagens do Arduino: A grande vantagem é que você tem a sua disposição uma plataforma de hardware já modelada, e reconfigurável via firmware dispensando em muitos casos os conhecimentos em eletrônica digital e arquitetura de microcontroladores em relação ao controlador da placa. Bastando conhecimento em algoritmos para fazer uma aplicação. 
Desvantagens do Arduino: Não é tão poderoso quanto o Raspberry Pi em questão de hardware; Ele só pode ser programado usando a linguagem de programação C ou C ++A conexão com a internet é mais complicada que o Pi, mas é possível. Para este caso, será necessário a utilização de módulos externos e programação.
Vantagens do Raspberry: Raspberry Pi se conecta facilmente à Internet e independe de módulos para tal.; O Pi possui toda extensão e suporte de software Linux disponível; O Raspberry Pi pode ser programado usando uma variedade de idiomas.
Desvantagens do Raspberry: O hardware de acesso muitas vezes não trabalha em tempo real. Se a CPU estiver atolada, a interface de hardware pode atrasar; Falta energia suficiente para conduzir cargas indutivas; O Pi não possui conversor analógico e digital incorporado; O Hardware não tem código aberto, causando certas limitações.
Vantagens do ESP: uma dasvantagem do ESP sobre o Arduino é a tecnologia de transmissão sem fio “WIRELESS” embarcada no ESP, pois isso facilita em muito a conexão com WEB, sem uso de SHILDs, ou periféricos, como é necessário em um Arduíno. Tamanho, com a tecnologia se avançando, é de suma importância que cada vez mais as plaquinhas tenham os seus tamanhos bem reduzidos, que é o caso do ESP, bem menor em comparação com o Arduino.
Desvantagens do ESP: Programação é mais complexa em relação aos demais.
COMPARAÇÃO ENTRE ELES:
 O Arduino é mais adequado para tarefas que precisam de dados de sensores e a reação deles em tempo real. Além disso, a Arduino tem um baixo consumo de energia e tem requisitos de manutenção muito baixos. É ideal para projetos que precisam ser constantemente executados com pouca ou nenhuma interação. Já o Raspberry Pi, por outro lado, deve ser considerado quando a tarefa pode precisar de um computador pessoal para funcionar. O Pi simplifica os projetos quando muitas operações são necessárias para gerenciar. Além disso, você pode estar se conectando à internet para ler e escrever dados. Por embarcar um sistema operacional, você também pode incluir mídia de qualquer tipo ou conexão a uma tela externa. 
O MICROCONTROLADOR ESCOLHIDO
 Como já foi dito acima, o microcontrolador Raspbarry, é o mais indicado para os projetos, IOT, por ser mais completo, oferecendo assim, funções mais especificas, para determinadas aplicações. Hoje em dia ele tem sido amplamente utilizado para os projetos, que envolvem a internet das coisas, o que é uma escolha mais inteligente, economicamente falando, ele oferece um custo menor em relação aos demais. O fator determinante para a escolha é o tamanho do projeto, se ele é educacional ou não, se vai para teste em uma grande indústria, há ai uma variante, com o projeto definido e as funções que esse microcontrolador deve desenvolver, é que se pode determinar a escolha do mesmo. No caso do projeto em questão, foi escolhido o RASPBERRY, por ser completo, e oferecer todas as aplicações necessárias para a eficácia do projeto.