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AULA 1: Introdução a Sistemas Embarcados Sistemas Embarcados.

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1 AULA 1: Introdução a Sistemas Embarcados Sistemas Embarcados

2 Introdução O que é um sistema embarcado? É uma caixa composta de componentes eletrônicos, dotada de capacidade de processamento e dedicada ao controle de um dispositivo ou sistema específico.

3 Introdução Apollo Guidance Computer (AGC) Foi o primeiro sistema embarcado da história, desenvolvido pelo MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) no início dos anos 60 para equipar as naves do Projeto Apollo.

4 Introdução Apollo Guidance Computer (AGC) Permitia aos pilotos fornecerem e receberem informações de voo, além de controlar automaticamente todas as funções de navegação da nave.

5 Componentes Programáveis Dão origem às unidades de processamento de um sistema embarcado Caracterizam-se por possuírem duas estruturas: uma de hardware e outra de software (firmware) Normalmente o hardware é fixo, podendo apenas reprogramar o firmware (microprocessadores, microcontroladores, DSPs e DSCs) Entretanto, reprogramação de hardware também é possível (FPGAs e PSoCs)

6 Microprocessadores São CIs destinados ao tratamento de sinais digitais São usados para equipar PCs e equipamentos que necessitem de altíssima capacidade de processamento, tais como os equipamentos médicos São os principais responsáveis pela diminuição do tamanho e aumento da capacidade de processamento de tais dispositivos São usados para processamentos complexos e seu custo é considerado elevado (comparado a outras opções)

7 Microprocessadores Um sistema embarcado microprocessado necessita de unidades periféricas para funcionar, tais como memórias de programa e controladores de barramento.

8 Microcontroladores Em essência, são estruturas de hardware que formam microprocessadores menos potentes, além de periféricos necessários para desempenhar tarefas bem específicas. Os periféricos podem ser: memórias, barramentos, temporizadores, portas de comunicação, conversores A/D e D/A, etc.

9 Microcontroladores São amplamente utilizados em projetos de sistemas embarcados por serem dispositivos compactos, de fácil utilização e de baixo custo comparado aos microprocessadores.

10 Estrutura de Sistemas Embarcados Complexos Sistema Microcontrolado 1 Sistema Microcontrolado 2 Sistema Microcontrolado N Sistema Microprocessado (Possivelmente um PC)

11 Processadores Digitais de Sinais (DSPs) Diferem dos microprocessadores na arquitetura de hardware, software e no conjunto de instruções, o qual é otimizado para o tratamento digital de sinais. São empregados em aplicações que exigem processamento de sinais em tempo real, tais como: áudio, imagem, temperatura, intensidade luminosa, pressão, sinais biomédicos, etc. São capazes de realizar operações MAC (Multiplica e ACumula em um único ciclo de instrução), permitindo o processamento em tempo real.

12 Processadores Digitais de Sinais (DSPs) Onde encontramos? Nas telecomunicações (filtros, compressão, multiplexação e cancelamento de eco); No processamento de áudio (gravação em estúdio, sintetizadores, mixers, filtros e reconhecimento de voz); No processamento de imagens (principalmente na área médica); Na instrumentação e controle (precisão das medidas e controle industrial).

13 Controladores de Sinais Digitais (DSCs) O microprocessador está para o microcontrolador, assim como o DSP está para o DSC O hardware de um DSC implementa um DSP, além de outros dispositivos periféricos. São designados para aplicações de áudio e controle de movimentos (motores, encoders, etc.), em particular, aquelas aplicações as quais os microcontroladores não são capazes de atender. Possuem tamanho, custo e periféricos internos tais como os microcontroladores, aliado à capacidade de operação MAC dos DSPs.

14 PAL (Programmable Array Logic) Trata-se de uma PROM (memória programável somente de leitura) aliada a uma lógica de saída adicional usada para implementar funções lógicas com poucos componentes

15 FPGA (Field Programmable Gate Array) É um dispositivo semicondutor largamente utilizado para processamento de informações digitais Nada mais é do que um hardware reconfigurável a partir de Linguagens de Descrição de Hardware (HDLs) É composto por três blocos básicos: blocos de entrada e saída (IOB), blocos lógicos configuráveis (CLB) e chaves de interconexão (switch matrix)

16 CPLD (Complex Programmable Logic Device) É um dispositivo lógico programável tal como o FPGA, porém menos complexo (enquanto uma FPGA possui milhões de flip-flops, uma CPLD possui apenas algumas centenas).

17 PSoC (Programmable System on Chip) Trata-se de um dispositivo fabricado pela Cypress Semiconductor São chips com uma CPU, além de periféricos analógicos e digitais configuráveis (um microcontrolador mutável)

18 PSoC (Programmable System on Chip)

19 Organização do Curso Duas partes: Sistemas Embarcados Microprocessados e Sistemas Embarcados Microcontrolados Sistemas Embarcados Microprocessados Serão estudados os microprocessadores 8086/8088 da intel Aulas teóricas e aulas de laboratório Prova teórica e projeto Sistemas Embarcados Microcontrolados Serão estudados os microcontroladores PIC (família PIC... Aulas teóricas e aulas de laboratório Projeto


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