SE SistemasEmbarcados

7/29/2019 SE SistemasEmbarcados

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CEFET/MG - CURSO DE PS-GRADUAOLATO SENSU EM ADMINISTRAO, ANLISE E

DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS DEINFORMAO

AADSI-5 - TURMA 1/2012

SISTEMAS EMBARCADOS

Adailton Rodrigues LanaErlon LourenoJarbas Ivon Ugarte

Resumo. Esse trabalho visa apresentar uma breve descrio dos Sistemas Embarcados e sua

abrangncia dentro da eletrnica, alm da aplicabilidade nos dias atuais e um breve histrico

e sua evoluo nas ltimas dcadas.

Palavras-chave:Sistemas embarcados, evoluo do hardware


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1. INTRODUOOs sistemas embarcados passam por uma verdadeira revoluo em seu desenvolvimento desde a

concepo fsica at a complexidade em seus projetos. O atual cenrio de aprimoramento damicroeletrnica propicia crescente complexidade e heterogeneidade dos sistemas embarcadosproporcionando um crescimento vertiginoso ao longo da primeira dcada do novo milnio. (Vermeulen etal apud Morais, 2009)

Estes sistemas microprocessados esto cada vez mais presentes no nosso dia-a-dia sejamperceptveis ou no, equipamentos de alta tecnologia esto disponveis para desfrutarmos a vida moderna.Esto a nosso dispor telefones que discam ou so atendidos por comandos de voz, televisores conectados internet de maneira natural, refrigeradores que enviam solicitao de reposio de estoque aosupermercado, carros que estacionam sozinhos e projeto de carros sem motoristas j para a dcada de2020 na Europa. Toda esta modernidade s possvel devido a evoluo e utilizao da microeletrnicaembarcada nos equipamentos atuais, bem provvel que o sistema computacional de um tabletsimples

seja mais poderoso que o utilizado na nave Apolo 8 colocada em rbita circular em torno da lua em 1968.A evoluo da microeletrnica e o barateamento das CPUs viabilizaram os sistemas embarcadosnos diversos equipamentos modernos que tm como crebro pequenos computadores que nada parecemcom os que existem sobre nossas mesas, pois so construdos para tarefas bem especficas.

2. A MQUINA DE VON NEUMANNO sculo 20 foi marcado como o perodo em que a eletrnica se desenvolveu, ocorreram grandes

revolues em cincia e tecnologia do processamento de informaes. Jonh Von Neumann foi um dospilares quando props em 1946 um modelo de arquitetura de computadores que usado at os dias atuais.A arquitetura constituda de trs caractersticas principais: a existncia de um programa; uma unidade deprocessamento com funcionalidades particionadas; um ciclo de busca-decodificao-execuo. (Stallings,2010)

A CPU, unidade central de processamento (figura1) responsvel pelas aes que sero adotadaspelo sistema utilizando valores de entrada atravs de interaes com o usurio ou dados oriundos dedispositivos de E/S. Trata-se de processadores que possuem instrues armazenadas em memria as quaispara serem executadas precisam ser lidas e decodificadas, esta maneira de execuo das instrues recebeo nome de busca-decodificao-execuao, pois este ciclo se repete para o mesmo processo ser realizadopara cada instruo armazenada.

Para que este estas aes ocorram efetivamente necessrio a existncia de um programa que comumente gravado em memria, sendo necessrio que o processador carregue previamente em umasequencia lgica as instrues necessrias. A unidade lgica e aritmtica (CA) tambm faz parte da CPU,nela sero executados operaes elementares da aritmtica mais frequentemente. Qualquer dispositivoque v executar operaes longas, principalmente clculos, exigir uma memria vultosa para sequenciarsuas operaes. O dispositivo tambm precisa ser capaz de manter contato de entrada e sada (E/S)sensorial e motor utilizando equipamentos especficos para este fim. (Morais, 2009)


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Figura 1. Estrutura bsica de um computador

FONTE: (Stallings, 2010)

3. A EVOLUO DO HARDWAREA primeira gerao de computadores teve inicio utilizando a tecnologia de vlvulas e ocupavam

reas imensas e alm de grandes equipamentos eram extremamente pesados alm de dependerem desistemas de resfriamento gigantescos. Esta fase durou de 1940 at 1955.

Em 1943, a IBM em parceria com a marinha dos EUA desenvolvem o Marc I. Sendo inteiramenteeletromecnico, funcionava com rels, programado por fita de papel e usava sistema decimal. Tinha 17

metros de comprimento e 2,6 metros de altura com cerca de 5 toneladas. Possua 760.000 partes unidaspor aproximadamente 800 km de fios e 420 interruptores para controle. Era envolvido por uma caixa devidro e ao inoxidvel sendo refrigerado a gelo. Um dispositivo permitia que a informao ficasseregistrada fisicamente. Realizava uma soma em 0.3 segundos; multiplicava em 0.4 segundos e umadiviso em 10 segundos. Conseguia multiplicar dois nmeros de 10 dgitos em 3 segundos. Dispunha desub-rotinas integradas que calculavam funes logartmicas e trigonomtricas, sendo totalmenteautomtico, realizava clculo sem interveno do homem.

Em 1945, a segunda grande guerra estava em seu apogeu e demandava a criao de umcomputador que pudesse auxiliar em clculos probabilsticos, quebra de cdigos de comunicao erealizar clculos de artilharia. Foi anunciado ento o ENIAC (Eletronic Numerical Integrator andComputer), sua construo iniciou-se em 1943 e foi concludo em 1946, trs meses aps o trmino daguerra. Foi o primeiro computador eltrico digital eletrnico de grande escala. Entretanto foi utilizadodurante a guerra fria e contribuiu no projeto da bomba de hidrognio. O ENIAC possua cerca de 17.468

vlvulas termoinicas, 70.000 resistncias, 10.000 capacitores e 1.500 rels. Pesava 28 toneladas,ocupava rea de 72m. Utilizava cerca de 150 kilowatts de energia, se destacava por realizar 5 miloperaes por segundo, velocidade mil vezes superior aos seus antecessores. Foi considerado o primeirocomputador eletrnico digital universal, pois se comprovou confivel para realizar aplicaes complexascom velocidade que apenas a eletrnica permitia. Ele marcou o inicio da era dos mainframes quereinaram inclumes at a dcada de 1970. Entretanto, havia pontos negativos com destaque para o uso denmeros decimais em vez da lgica binria, no armazenava programas na memria, exigindo a conexode grande nmero de fios, rels e sequencias de chaves para definio de cdigos a serem executados eno suportava instrues de desvio condicional, base da programao que tomaria vulto posteriormente.

Em 1947, o EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) comeou a serconstrudo por Von Neuman, Eckert e Mauchly e foi concludo em 1952. Incorporou o conceito deprogramas armazenados (seus antecessores utilizavam fitas perfuradas ou em plugs e depois enviadospara memria). O EDVAC utilizava memria baseada em linhas de retardo de mercrio, este dispositivo

constitua-se em um tubo contendo cristais que refletiam pulsos eletrnicos para frente e para trs, tendocapacidade maior de armazenamento. Outro grande avano foi a utilizao de cdigos binrios,


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abandonando o modelo decimal, propiciando uma reduo drstica do nmero de vlvulas. Apesar demais moderno, ocupava praticamente o mesmo espao que o ENIAC, entretanto, era dotado de cem vezesmais memria interna que o antecessor significando um grande salto para a poca.

Tambm em 1947 na Bell Laboratories foi testado por Bradford, Shockley, Brattain e Bardeen oprimeiro transistor propiciando uma revoluo dos semicondutores, sendo um dos pilares do

desenvolvimento da tecnologia dos sistemas embarcados. A funo do transistor amplificar e chavearsinais eltricos, como composto por material semicondutor, tanto conduz quanto isola a correnteeltrica. Este dispositivo pde substituir as vlvulas com gasto bem inferior de eletricidade gerando poucocalor e sendo extremamente mais rpido. Assim, o transistor revolucionou a eletrnica substancialmentepois permitiu que as mquinas reduzissem de maneira drstica, abrindo espao para miniaturizao doscomponentes eletrnicos afetando praticamente todas as reas da cincia e tecnologia, incluindo alm doscomputadores, as telecomunicaes, a aviao, equipamentos mdicos e etc. Em 1956, seusdesenvolvedores ganharam o Nobel de Fsica, mas, quem realmente cunhou o termo transistor foi oengenheiro J. R. Pierce tambm da Bell Laboratories e provm de transfer resistor.

Em 1951, baseado no novo e revolucionrio modelo de Von Neumann, foi construdo o UNIVACI (Universal Automatic Computer) pela Remington Rand por Eckert e Mauchly. Era menor que seuspredecessores, tinha 32,5 m e uma massa de aproximadamente 5 toneladas, recebia instrues de cartesmagnticos aposentando os cartes perfurados, utilizava programa armazenado e um compilador. Foi

entregue ao U.S. Census Bureau em 14 de junho, sendo o primeiro computador produzido em srie parauso civil. Trabalhava com caracteres alfanumricos e tinha perifricos operacionalmente independentes.Sua programao era baseado em ajustes de cerca de 6.000 chaves conectando cabos a um painel. Possuauma frequncia de clock de 2.25 Mhz e calculava nmeros de at dez dgitos e realizava 100.000 clculospor segundo alm de gravar em fita magntica dados com a velocidade de 40.000 dgitos binrios porsegundo. Utilizava diodos de cristal e memria de mercrio e seu custo foi de US$1.000.000,00. Suaproduo em srie possibilitou a venda de 46 unidades.

Em 1952 foi anunciado pela IBM (International Business Machines) haver construdo o IBM 701seu primeiro computador com programa armazenado utilizando fita plstica mais rpida que a metlica doUNIVAC, at ento todas as mquinas utilizavam cartes perfurados. Tambm foi o primeiro computadorque utilizou o conceito de memria como dispositivo que armazena internamente os dados processados.Entretanto, a IBM iniciou sua comercializao apenas no ano seguinte quando foi formalmenteapresentada oficialmente ao pblico em 7 de abril de 1953 vendendo 19 unidades em 3 anos.

Em 1954 a IBM anunciou o modelo 650, media 1,5 m x 0,9 m x 1,8 m tendo uma massa de 892Kg. Era indicado para resolver problemas comerciais e cientficos. A empresa projetava venda de 50exemplares, mas, at 1958 j havia vendido duas mil unidades. O IBM 650 era capaz de fazer em umsegundo, 1.300 somas e 100 multiplicaes de nmeros de dez dgitos.

Em 1955 inicia-se a fase da 2 gerao de computadores durando at 1965. Nesta fase, destaca-sea utilizao do transistor, os clculos, de segundos, passaram a ser medidos em microssegundos.Diferente da vlvula que exigia fios, placas de metal, cpsula de vidro e um vcuo, o transistor, por suavez, um dispositivo de estado slido, feito de silcio. A partir deste momento o transistor assumedefinitivamente o lugar das vlvulas e domina a construo dos novos modelos de computadores. A novagerao inaugurada com o TRADIC da Bell Laboratories sendo 100% transistorizado. Outro modeloimportante neste perodo foi o IBM 1401, sua capacidade de memria era de 4.096 bytes e operava comciclos de 12 microssegundos. Sua instalao ocupava uma sala inteira, o tamanho dos computadores aindaera grande. Outros modelos transistorizados tambm foram lanados neste perodo com destaque para osofisticado IBM 7094, o IBM TX-0, este, tinha um monitor de vdeo de alta qualidade, era rpido erelativamente pequeno em comparao com os antecessores. Mas, nesta fase, viu-se a introduo deunidades lgicas e aritmticas e unidades de controle mais complexas, tambm foram introduzidas noambiente de computao as primeiras linguagens de alto nvel (FORTRAN, COBOL E ALGOL) e adisponibilizao do software de sistema com o computador.

A partir de 1965 inicia a 3 gerao, a dos circuitos integrados, esta fase durou at 1980. At oinicio da dcada de 1960 os equipamentos eletrnicos eram constitudos por componentes discretos(transistores, resistores, capacitores, diodos e etc.). Eles eram fabricados separadamente e empacotadostendo um invlucro prprio e soldados diretamente nas placas de circuito impresso que por sua vezfaziam parte de todos os equipamentos eletrnicos. Este processo de manufatura era muito dispendioso ecomplexo. Os primeiros computadores da segunda gerao tinham aproximadamente 10.000 transistores,este nmero crescia a cada lanamento de novos modelos, proporcionalmente crescia a dificuldade aomanufaturar centenas de milhares desses componentes.

Finalmente em 1958 ocorre a inveno que revoluciona a eletrnica e inicia-se a era damicroeletrnica, criado o circuito integrado em que transistores, capacitores, resistores, diodos e outros


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variantes so miniaturizados e montados em uma nica pastilha denominada de chip. Os custos doscomputadores ento caem vertiginosamente e atinge uma faixa de mercado das empresas de mdio porte,centros de pesquisa e pequenas universidades. Surgem os primeiros computadores da nova gerao, oBurroughs B-2500 foi um dos primeiros a serem lanados. O PDP-5 da DEC, foi o primeirominicomputador comercial e o INTEL 4004 o primeiro microprocessador (todos os elementos de um

computador encapsulados). Outros modelos tambm foram lanados com destaque para IBM-PC, SinclairZX81/ZX Spectrum, Osborne1, IBM PC/XT. O avano da tecnologia proporcionou a queda dos preos ea utilizao dos microcomputadores foi massificando e muitas pessoas tiveram acesso, mas, a interfacecom para usurios comuns era complexa e comeou a surgir softwares para interagir melhor, so lanadoseditores de texto (WordStar), planilhas eletrnicas (Lotus 1-2-3), o sistema operacional PC/MS-DOS etc.

Segundo Stallings (2010),A partir da 4 gerao no h consenso sobre o incio e fim e quaistecnologias influenciam as mudanas, mas, para alguns, em 1980 inicia a 4 gerao com o advento doscircuitos de larga escala muito mais avanados que os circuitos integrados, os circuitos de larga escalaLSI (Mil Transistores por chip), poucos anos depois so lanados os de largussima escala VLSI (cem miltransistores por chip). A utilizao destes circuitos na construo dos processadores representa outro saltona histria dos computadores e inicia o processo de miniaturizao que se expandir exponencialmente nagerao seguinte. Em 1981 nasce o 286, utilizava slots ISA de 16 bits com memrias de 30 pinos, em1985 chega o 386 ainda utilizando memrias de 30 pinos entretanto com mais velocidade de

processamento, sob o DOS ele recebeu o Windows 3.11 e iniciava tambm a revoluo na interface desistemas operacionais da Microsoft. Em 1989 o 486 DX lanado com memrias de 72 pinos, muito maisrpidas, tambm possua slots de 32 bits representando o dobro da velocidade dos slots ISA. Estesmodelos popularizaram em definitivo os PCs (Personal Computers).

A 5 gerao pode ter iniciado seu apogeu prximo a 1990 quando ocorreu a ampliao dacapacidade de processamento, armazenamento e altas taxas de transferncias. Nesta gerao o processode miniaturizao se intensifica, com diminuio extrema do tamanho e acrscimo constante davelocidade. O processamento parte para o conceito de processadores paralelos onde ocorre a execuo demuitas operaes de maneira simultnea. Surge em 1993 o primeiro processador Pentium, com memriasde 108 pinos (DIMM). Logo depois vem o Pentium II, III e IV, neste cenrio a AMD tambm concorrecom seus processadores. No tarda a surgir slot AGP com 64 bits, memrias com mais pinos e maiorvelocidade, HDs com maior capacidade e sempre mais velozes. Novos lanamentos surgem e chegam atconfundir os usurios que buscam sempre mquinas mais potentes. As tecnologias mais recentes

abrangem processadores dual core (processadores que possuem dois ncleos), core 2 duo (mesmatecnologia do dual core porm com novos recursos incluindo processamento com baixo consumo deenergia). O dual core possui grande desempenho na execuo quando muitos aplicativos so abertossimultaneamente, ele trabalha com frequncia de at 2,2 GHz e FSB de 800 Mhz com cach L2 de at4MB. O core 2 duo trabalha com frequncia de at 3 Ghz e FSB de 1333 Mhz com cach L2 de at 6MB.Estima-se que o desempenho do core 2 duo chegue at a 40% sobre o dual core. O quad core tambmsurge nesse cenrio utilizando quatro ncleos, o clock pode alcanar at 3.33 Ghz podendo chegar a 4.0Ghz com cooler de refrigerao baseado em gua. E a evoluo continua com a famlia core I3, I5 e I7,esta famlia de processadores abandona a arquitetura FSB inclusive com o soquete da placa me diferente,eles podem enderear at 16 FB de memria DDR3 de 1066 Mhz alm de novas tecnologias paraaumentar velocidade para grficos e clculos.

4. SISTEMAS EMBARCADOSSistemas embarcados surgem no contexto citado anteriormente, eles manejam dados dentro de

sistemas ou produtos maiores, geralmente no possuem interface com o usurio, pois so projetados paraexecutar uma funo especifica ou uma ampla gama de funo. So construdos para interagirem com oambiente em que se encontram, devendo ser prova de falhas visto que interagem com o meio e causamimpactos.

De acordo com Stallings (2010), sistema embarcado uma combinao de hardware e softwarede computador, e talvez partes adicionais mecnicas e outras, projetada para realizar uma funodedicada. Em muitos casos, os sistemas embarcados fazem parte de um sistema ou produto maior, assimcomo no caso de um sistema de freios ABS em um carro.

Para Wolf apud Wehrmeister (2005), um sistema embarcado um sistema computacional depropsito especial que utilizado em uma tarefa especfica. Este sistema computacional de propsito

especfico normalmente menos poderoso que os sistemas computacionais de propsito gerais, emboraem alguns casos existam sistemas embarcados que sejam complexos, desempenhando vrias funesdiferentes.


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Segundo Yao apud Santos (2006), sistemas embarcados so sistemas onde hardware e softwarenormalmente so integrados e seu projeto visa o desempenho de uma funo especfica. A palavraembarcados leva a ideia que estes sistemas so parte de um sistema maior. Este sistema maior pode sercomposto por outros sistemas embarcados.

Heath apud Santos (2006) enfatiza que um sistema embarcado um sistema baseado em um

microprocessador, que projetado para controlar uma funo ou uma gama de funes, e no para serprogramado pelo usurio final como acontece com os PCs.

4.1 O QUE SO SISTEMAS EMBARCADOS? um sistema independente e completo construdo com o intuito de realizar uma tarefa em

especifico, com uma capacidade de computao embutida no circuito integrado, equipamento ou sistema.Esses dispositivos so compostos de componentes similares ao de um computador pessoal, mas,

com tamanho e capacidade limitados ao fim proposto. So utilizados com frequncia no cotidiano e seususurios no os consideram como computador. Home theater, TVs, cmeras digitais, forno demicroondas, roteadores, impressoras, telefones, sistemas de alarmes (figura 2) so exemplos de sistemas

embarcados no cotidiano.De acordo com Oliveira apud Vargas (2007), calcula-se que nos Estados Unidos h uma mdia deoito dispositivos baseados em sistemas embarcados por pessoa.

Segundo Ganssle e Barr apud Wehrmeister (2005), dos 6,2 bilhes de processadores produzidosem 2002, apenas 2% eram destinados a PCs, MACs ou Workstations Unix. Os 6,1 bilhes restantes foramutilizados em sistemas embarcados. Alm destes equipamentos conhecidos, quase todos dispositivoseletrnicos modernos fazem partes de sistemas embarcados e ajudam a controlar fbricas, equipamentosna minerao, gerenciar sistemas de armamento e habilitar comunicao entre pessoas e produtos.

Sistemas embarcados comumente utilizam processadores de baixo consumo de energia e comquantidade limitada de memria. Alguns deles utilizam sistemas operacionais pequenos mas otimizadoscom capacidade de operaes restritas ao seu fim, entretanto, tanto a parte operacional quanto oscomponentes devem ser escolhidos baseados nas caractersticas da aplicao ao qual o sistema embarcadoest sendo proposto. Sistemas embarcados tambm so concebidos com o pressuposto de serem utilizados

por um perodo longo de tempo sem necessidade de manuteno podendo inclusive ficar operandoindependentemente por toda vida til, veja como exemplos os satlites artificiais.Para gerenciar todos estes sistemas faz-se necessrio o uso de um crebro, normalmente quem

exerce esta funo um microprocessador ou microcontrolador pois ambos possuem capacidade derealizar leitura de sinais externos, executar programas com tarefas pr-definas, realizar o processamentode sinais e enviar resposta para atuadores os resultados j almejados. Eles tambm tm sido responsveispela expanso pelo uso e aplicao dos sistemas embarcados principalmente pelo baixo custo,versatilidade e tamanho reduzido. Podem inclusive desempenhar sozinhos todas as funes do aparelho.As empresas ao invs de fabricar seus prprios chips, utilizam microprocessadores ou microcontroladoresdisponveis no mercado pois so fabricados em massa com preos muito acessveis.

Sistemas embarcados significa para quem os programa e desenvolve de entradas, sadas,processamento, ambiente de utilizao. Planejam como o usurio poder utiliza-lo e o que ele agrega aum produto em termos de reduo de custos, funcionalidade, desempenho. Para o usurio final, basta o

equipamento realizar bem o que ele se prope, pois, afinal, muitas vezes ele nem sabe da existncia dossistemas embarcados.


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Figura 2. Exemplos de sistemas embarcados

FONTE: (Os autores, 2010)

4.2 CARACTERSTICASA principal caracterstica de um sistema embarcado que manipulam dados dentro de sistemas ou

produtos maiores.Segundo Wolf apud Vargas (2007), sistemas embarcados apresentam caractersticas comuns aos

sistemas computacionais, contudo no possuem a mesma uniformidade pois cada aplicao apresentarequisitos dspares de desempenho, consumo e rea ocupada acarretando uma combinao diferente demdulos de hardware e software.

Para Marwedel apud Santos (2006) existem diversas outras listadas a seguir: SE so projetados para realizar uma funo especfica ou uma gama de funes e no

esto preparadas para serem programadas por usurio final. O usurio pode interferir noseu modo comportamental mas, no pode alterar a funo que o mesmo realiza.

SE interagem com o ambiente onde se encontram, coletam dados de sensores e podemmodificar o ambiente utilizando atuadores.

SE devem ser confiveis. Alguns realizam funes crticas onde falhas podem originarverdadeiras catstrofes. Por este motivo, ele precisa ser altamente confivel, para tanto, necessrio ter estabilidade, modo de recuperao, ensejando o princpio que uma falhano sistema ser corrigida em certos intervalos de tempo. Precisa tambm terdisponibilidade (alta estabilidade e recuperao levam a uma alta disponibilidade).Tambm necessrio a segurana; ele deve ser seguro para o meio ambiente (para nocausar danos a este) e deve manter as informaes confidenciais dentro dele, nopermitindo que pessoas no autorizadas o acessem.

SE devem ser projetados para consumir o mnimo possvel de energia, pois muitas vezesso mveis e alimentados por baterias.

Todo cdigo da aplicao executado em SE deve estar presente na memria do mesmo.Muito raramente possuem dispositivos de armazenamento de massa como os discosrgidos, ento, a disponibilidade de memria limitada devendo ser maximizada ao

mximo pelos programadores. SE necessita de uma execuo eficiente pois os recursos de hardware devem ser restritos


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ao que realmente seja importante ao funcionamento do aparelho. Os requisitos de tempodevero ser satisfeitos empregando-se um mnimo de recursos para minimizar oconsumo de energia. Somente os componentes de hardware necessrios devem estarpresentes.

Sistemas mveis devem ser leves. O uso eficiente de componentes de hardware pode baixar o custo final de um SE, no

mercado competitivo atual, o custo um fator decisivo na deciso de compra por partedo consumidor.

Stallings (2010), tambm opina sobre as caractersticas dos sistemas embarcados. Eles existem emquantidade superior aos sistemas de computador de uso geral e abrangem uma gama de aplicaes bemextensa, eles possuem requisitos e restries variveis como as seguintes:

Sistemas de pequeno e grande porte implicam restries de custo diferentes e, portanto,diferentes necessidades de otimizao e reuso.

Relaxados para requisitos muito estritos e combinaes de requisitos distintos dequalidade com relao segurana, confiabilidade, tempo real flexibilidade e legislao.

Apresentam tempos de vida de custo a longo.

Precisam estar aptos a atender condies ambientais diferentes como por exemploradiao, vibraes, calor e umidade. necessrio ter diferentes caractersticas de aplicao que resulte em cargas estticas

versus dinmicas, velocidade de lenta a rpida, tarefas com uso intenso de computaocontra interface e/ou combinaes destes.

4.3 INTERFACEA interface com o usurio varia de acordo com o equipamento, sua utilidade, sua finalidade.

Alguns sistemas embarcados no possuem interface direta com o usurio pois so utilizados apenas paraprocessamento e execuo de tarefas especficas, outros possuem interface grfica completa em que h

completa interao homem x mquina. Sistemas embarcados mais simples utilizam botes, LEDs ou telaslimitadas mostrando somente nmeros ou uma fila pequena de caracteres como um pequeno display.Sistemas mais complexos podem utilizar uma tela grfica completa que utiliza tecnologia touchscreen,alguns equipamentos fornecem a possibilidade do contexto da tela mudar de acordo com as escolhas dousurio.

Com o surgimento da World Wide Web (WWW) houve a possibilidade dos desenvolvedoresoferecerem o recurso de interface Web atravs de uma conexo por rede evitando custo de tela e aomesmo tempo fornecendo interface completa e complexa acessada por um computador.

Se o usurio no tem acesso ao programa embutido, pode interagir utilizando outras interfaces taiscomo monitores touch, teclados, painis com botes, controladores, joysticks e etc.

4.4PROCESSAMENTODesde os primrdios dos sistemas embarcados na dcada de 1960, tem havido um aumento

substancial do poder de processamento e funcionalidade, com o aprimoramento da tecnologia e produoem grande escala os preos de componentes eletrnicos reduziram na mesma proporo, conduzindotambm a uma queda de preos dos sistemas embarcados. No entorno da dcada de 1980 vrioscomponentes externos foram agregados no mesmo chip do processador resultando circuitos integradosdenominados de microcontroladores propiciando mais poder para os engenheiros desenvolverem novossistemas embarcados. Com a crescente queda de preos de microcontroladores, foi possvel substituircomponentes analgicos caros por pequenos microcontroladores, potencimetros e capacitores foramento sendo substitudos gradativamente na indstria dando lugar em definitivo aos dispositivos digitais.

A evoluo da microeletrnica com a criao dos microcontroladores contribuiu drasticamentepara que o poder de processamento dos sistemas embarcados se expandisse, notria sua versatilidade,aplicabilidade e funcionalidade. Sua histria se inicia na dcada de 1969 quando uma equipe deengenheiros da INTEL orientados por Marcian Hoff criaram juntamente com Frederico Faggin, oprimeiro microprocessador, desde ento, no pararam de evoluir. Porm, em determinado momento no


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atendiam mais o processamento em sistemas embarcados. O TMS 1000 de 4 bits, com RAM, ROM esuporte a I/O em um nico chip, d inicio a histria dos microcontroladores, permitindo sua utilizao emoutro chip externo, este feito foi realizado pela Texas em 1974. Em 1977, a Intel lana o microcontrolador8048 para concorrer com a Texas. Em 1980 surge o 8051 com diversos perifricos, memria de 4k paraprogramas e 128 bytes de memria de dados possibilitando sua utilizao independente de chips externos.

A versatilidade permite ao microcontrolador atravs de programao ter inmeras aplicaespodendo realizar desde o controle de velocidade e posio de um guindaste, um corte a laser em umachapa de ao em automao industrial at os microleds de uma rvore de natal, o modo de operao variaconforme a necessidade da aplicao. Para a maioria dos sistemas dedicados, o microcontrolador torna-sea soluo mais vivel em funo do baixo custo e facilidade de utilizao. O microcontrolador indispensvel indstria eltrica e eletrnica.

Um microcontrolador se diferencia do microprocessador em distintos aspectos, o mais importante na funcionalidade. Para que um microprocessador funcione, deve ser agregado a ele outroscomponentes como memria e suporte externos para suporte I/O. O microcontrolador, entretanto, foiprojetado para ter tudo na mesma pastilha de CI no sendo necessrio, mais componentes externos. Para aaplicao, a diferena primordial entre microcontrolador e microprocessador que para sistemasembarcados, imprescindvel que o controlador seja destinado a um pequeno conjunto de tarefas. Aconstruo do microcontrolador para executar o controle do ambiente externo possuindo circuitos

eltricos mais adequados para conexo com o ambiente e tem um custo menor que o microprocessador.Desta maneira, ele torna-se ideal para ser utilizado em sistemas embarcados. O microprocessador tem suaconstruo otimizada para o processamento de dados utilizando diversos componentes externos comomemrias, co-processadores, dispositivos perifricos, sendo sua aplicao volvida para tarefas que exijamexecuo de diferentes programas e alto volume de processamento de dados.

5. ALGUNS TIPOS DE CPUS UTILIZADOSSegundo Stallings (2010), a arquitetura ARM um dos principais projetos utilizados em sistemas

embarcados, esta arquitetura evoluiu dos princpios do projeto RISC. Esta famlia de microprocessadorese microcontroladores so projetados pela ARM Inc., Cambridge, Inglaterra, a empresa apenas projeta asarquiteturas dos microprocessadores e multicore e licencia para fabricantes. Os chips ARM soprocessadores de altssima velocidade, tamanho pequeno e baixos requisitos de potncia, so muitoutilizados em PDAs e dispositivos populares como iPod e iPhone da Apple alm de outros inmerosdispositivos portteis. A ARM provavelmente a arquitetura de processador embutido mais utilizado nomundo atualmente.

Em 2009 a Intel lanou novas verses de processadores para sistemas embarcados, so quatroverses de processadores e dois novos chipsets de controle da linha de produtos embarcados. A nova srieZ5XX incluem opes de temperatura industrial e diferentes opes de tamanhos. O processador Atom o menor j fabricado no mundo com os menores e mais econmicos transistores. Outro item importante que o ciclo de vida destes produtos foram projetados para 7 anos pois necessitam de um perodo maior deatualizao.

A AMD no ficou atrs e lanou em 2011 uma srie de processadores direcionados ao mercado deembarcados. A APUs (Accelerated Processing Units) ou traduzindo, Unidade de ProcessamentoAcelerado, G-Series. Possuem um processador para propsito geral, um chip grfico e um chip pontenorte alm de um controlador de memria na mesma pastilha de silcio. A G-Series possui modelos comum ou dois ncleos executando com no mximo 1,6 GHz e podem ser utilizados em diversos produtosincluindo leitores de assinatura digital, set top boxes, quiosques e etc. Vrios sistemas embarcadosbaseados nesta srie j esto disponveis no mercado.

Alem dos dispositivos mais modernos, ser relacionado abaixo alguns j utilizados na indstria:

1. Processador: PowerPC IBM e Freescale (Motorola). X86 Intel e AMD. SuperH Renesas (Hitachi). MIPS MIPS Technologies. ARM Cirrus.

2. Microcontrolador: 8051 Atmel.


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PIC Microchip. AVR Atmel. MSP430 Texas Instruments. Encore Zilog.

6. CONCLUSOEstamos vivendo na era da automao, ao olhar ao derredor, em todo lugar, percebemos que os

sistemas embarcados fazem parte do nosso cotidiano, muitas vezes eles no esto aparentes e se tornamat invisveis, executam boa parte das tarefas, e, inclusive j eliminam postos de trabalhos (ex: caixaeletrnico ou nas linhas de produo automatizadas das grandes fbricas) onde a automatizao jchegou. Esta revoluo silenciosa seria impossvel caso no houvesse ocorrido o desenvolvimento damicroeletrnica e de todos os dispositivos digitais que possibilitaram a criao e desenvolvimento detransistores e circuitos eletrnicos cada vez menores, mais rpidos e mais confiveis.

O mercado de microprocessadores embarcados aproximadamente 100 vezes maior que o decomputadores e continuar crescendo nos prximos anos. A tendncia a continuidade de evoluotecnolgica facilitando maior conectividade atravs de novas tecnologias de rede sem fio, portando, eles embarcaram em nossa vida, chegaram para ficar. Assim como eliminam postos de trabalhos, criam

outras na rea tecnolgica, possibilitando novos postos onde h envolvimento de conhecimentos desde afsica de semicondutores at a engenharia de software.

O Brasil j possui projetos de sucesso em sistemas embarcados, um exemplo o da urna eletrnicautilizada desde as eleies 1996, os ltimos modelos utilizados foram baseados nos processadoresembarcados Intel Atom.

Segundo estudos da OTAN, o mercado de sistemas embarcados movimenta atualmente mais de 31bilhes de dlares, um dos que mais crescem no mundo com expectativas de mais de 20% ao ano at2015.

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAShttp://newsroom.intel.com/community/pt_br/blog/2011/05/17/intel-discute-inova%C3%A7%C3%A3o-e-

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