AULA 1: Introdução a Sistemas
Embarcados
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.
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)
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