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Universidade do Sul de Santa Catarina Engenharia Elétrica - Telemática UNISUL – 2012 / 2 Engenharia de Software para Computação Embarcada Prof. Frederico.

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2 Universidade do Sul de Santa Catarina Engenharia Elétrica - Telemática UNISUL – 2012 / 2 Engenharia de Software para Computação Embarcada Prof. Frederico Ferlini Aula 2

3 1.C OMPUTAÇÃO E MBARCADA D EFINIÇÃO E XEMPLOS D ESAFIOS DE P ROJETO M ETODOLOGIAS DE P ROJETO 2.F LUXO DE P ROJETO 3.F ORMATO DOS R ELATÓRIOS DE L ABORATÓRIO CONTEÚDO 2

4 Definição: Qualquer dispositivo que contenha um computador programável que não seja de propósito geral [Wol08] Resumo: Dispositivo programável cujo o computador é dedicado ao sistema que ele controla O projeto é otimizado observando vantagens características da aplicação: Mais otimizado que um computador de propósito geral Computação Embarcada 3

5 Exemplo básico Computação Embarcada 4 CPU mem input output analog embedded computer © 2008 Wayne Wolf

6 Exemplos: Aparelhos eletrônicos Celulares Impressoras TV Digital Eletrodomésticos Avião: Controlador de vôo Controle de Navegação/ Comunicação ETC... Automóvel Sistema de frenagem Sistema de segurança (colisão = air bags) Motorização Computação Embarcada 5

7 Anos 70 Automóveis: começam a ser construídos com controladores baseados em microprocessador: Misturador ar / combustível Motor (tempos) Emissão de poluente Eficiência do combustível Modos de operação: Warm up Cruzeiro Subida Esportiva Computação Embarcada H ISTÓRIA 6

8 Atualmente Automóveis de ponta possuem mais de 100 PROC CTRL de 4-bits para verificação do uso do cinto de segurança CTRL para computadores de bordo 16/32-bit microprocessadores para o controle do motor brake sensor brake sensor brake sensor brake sensor ABS hydraulic pump © 2008 Wayne Wolf Computação Embarcada H ISTÓRIA 7

9 Atualmente Automóveis de ponta possuem mais de 100 PROC CTRL de 4-bits para verificação do uso do cinto de segurança CTRL para computadores de bordo 16/32-bit microprocessadores para o controla do motor brake sensor brake sensor brake sensor brake sensor ABS hydraulic pump © 2008 Wayne Wolf Computação Embarcada H ISTÓRIA 8 BMW 850i ASC+T (Automatic Stability Control) Aceleração Tempo de ignição Frenagem Troca de marcha ABS (Anti-lock Brake System)

10 Características Gerais Algoritmos complexos Funcionalidade sofisticadas Aplicações de tempo real Baixo custo Baixo consumo de energia Projetado por equipes pequenas e com deadlines curtos Computação Embarcada 9 Interface Gráfica Múltiplos Algoritmos Hard Real Time = catastrófico!! Soft Real Time = degradação Janela de mercado de 6 meses é comum

11 Por que usar microprocessadores? Alternativas: FPGAs, ASICs, custom logic... NRE (pesquisa, projeto, desenvolvimento e teste) muito caro. Custo justificável? Muito Eficiente de modo geral Pode ser utilizado para realizar diversas funções Simplifica o projeto de diferentes famílias de um mesmo produto Atualização do firmware = adição de funcionalidades Tecnologia de ponta Computação Embarcada 10 MELHOR ESCOLHA NA GRANDE MAIORIA DOS CASOS!!

12 Computação Embarcada 11 PROJETO LISTA DE REQUISITOS Não – funcionais Peso, tamanho, etc. Consumo de energia Confiabilidade Tempo máx. de operação Custo Performance Funcionais Entradas Saídas (Saída em função das entradas) Basicamente são as funcionalidades que o cliente quer!!! REQUISITOS Especificação Arquitetura Desenvolvimento HW / SW Integração FLUXO DE PROJETO

13 PROJETO ESPECIFICAÇÃO O que é necessário para implementar cada item da lista de requisitos Recomendações: ITU-T (ITUs Telecommunication Standardization Sector) Detalhamento da funcionalidade de cada item. Diagramas de estados, de tempo.... Início da divisão entre HW e SW Computação Embarcada 12 Requisitos ESPECIFICAÇÃO Arquitetura Desenvolvimento HW / SW Integração

14 PROJETO ARQUITETURA HW e SW separados Componentes de HW CPUs, memórias, periféricos, etc. Componentes de SW Programas e suas funcionalidades... Máquina de estados Interação entre unidades do projeto. Computação Embarcada 13 Requisitos Especificação ARQUITETURA Desenvolvimento HW / SW Integração

15 PROJETO DESENVOLVIMENTO Começa-se a mexer em código!! Desenvolvimento por unidades Necessidade de mudanças: Especificação e Arquitetura... Processo cíclico Já se define os testes necessário para validar cada unidade Computação Embarcada 14 Requisitos Especificação Arquitetura DESENVOLVIMENTO HW / SW Integração

16 PROJETO INTEGRAÇÃO Integração das unidades desenvolvidas Aparecimento de novos problemas Teste com todo o sistema Verificação do atendimento dos requisitos Pessoa diferente do desenvolvedor Computação Embarcada 15 Requisitos Especificação Arquitetura Desenvolvimento HW / SW INTEGRAÇÃO

17 PROJETO LINGUAGENS UML (Unified Modeling Language) SysML (Systems Modeling Language) AADL (Architecture Analysis & Design Language) … FERRAMENTAS Rational ROSE – IBM UML e SysML TOPCASED- (OpenSource) Airbus UML, SysML e AADL (versão OSATE) Computação Embarcada 16 IBM Rational DOORS -Embraer -Mectron -Elbit / AEL -Boeing -...

18 PROJETO LINGUAGENS E FERRAMENTAS Objetivo? Computação Embarcada 17 Requisitos Especificação Arquitetura Desenvolvimento HW / SW Integração R: VERIFICAR O ATENDIMENTO DOS REQUISITOS IBM Rational DOORS -Ligação de cada item desenvolvido com determinado requisito Documentação do SW padrão: MIL-STD-498

19 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Obtém a localização pelo GPS Imprime o mapa com as informações da base de dados local Computação Embarcada 18 - Funcionalidade: Para uso automotivo. Mostra as principais ruas e pontos de interesse. - Interface (usuário): no mínimo tela de 400 x 600 pixel. No máximo três botões. Menu. - Performance: O mapa deve rolar suavemente. Power-up de no máximo 1s. GPS Lock menor que 15 segundos. - Custo: $120 venda = aprox. $30 total de todos os componentes. lat: lon: BR-101 BR Caract. Físicas: Deve caber na palma da mão - Consumo: 8h com 2x AA.

20 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Requisitos Computação Embarcada 19 NomeMapa digital com localizador GPS ObjetivoMapa com localizador GPS para uso automotivo. Entradas1 botão liga/desliga, 2 de controle. SaídasVisor LCD 400 X 600 Descrição (Tarefas) -Utiliza sistema de 5-receiver GPS; -Usuário pode escolher entre 3 tipos de resoluções - Sempre mostra latitude e longitude PerformanceAtualização da tela a cada 25ms quando em movimento Custo de Fabricação$30 Consumo100 mW Peso/Tamanho2X 6, 12 oz.

21 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Especificação a)Formato da informação recebida pelo GPS; b)Padrão dos dados salvos no banco de dados do mapa; c)Interface com o usuário; d)Operações necessárias para satisfazer os requisitos do usuário; e)Operações de background que servem para manter o funcionamento do sistema..... Computação Embarcada 20

22 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Arquitetura Os principais componentes que constituem o sistema Computação Embarcada 21 GPS receiver search engine renderer user interface database display © 2008 Wayne Wolf

23 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Arquitetura HARDWARE CPU? Memória? Antena?.... Computação Embarcada 22 GPS receiver CPU panel I/O display frame buffer memory © 2008 Wayne Wolf

24 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Arquitetura SOFTWARE Principais programas e suas funções... Computação Embarcada 23 position database search renderer timer user interface pixels © 2008 Wayne Wolf

25 PROJETO Exemplo: Mapa digital com localizador GPS Desenvolvimento Primeiro contato com código... Teste dos componentes separadamente, o máximo que possível Definição dos testes com o sistema integrado Integração Novos bugs Verificação do atendimento dos requisitos Ok? Fechamento de versão Computação Embarcada 24

26 Levantamento de Requisitos Alto nível Especificação Detalhamento Arquitetura Diagrama de blocos Fluxo do funcionamento Desenvolvimento VHDL Documentação Print Screens da simulação VHDL (Comentado) Formato Relatórios Laboratório 25

27 26 brake sensor brake sensor brake sensor brake sensor ABS hydraulic pump © 2008 Wayne Wolf


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