AULA 1: Introdução a Sistemas Embarcados

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.

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.

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.

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)

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)

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

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.

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

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

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.

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).

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.

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

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)

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).

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)

PSoC (Programmable System on Chip)

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