O documento apresenta uma introdução ao desenvolvimento de sistemas embarcados, discutindo brevemente a história dos sistemas embarcados, as diferenças entre microcontroladores e microprocessadores, como programar microcontroladores, sensores digitais e analógicos, comunicação serial, tipos de dados, plataformas abertas como Arduino e Raspberry Pi e exemplos de projetos como piscar LEDs e controlar um servo motor com um potenciômetro.

1. VIII Simpósio de Informática – Tecnologia Aplicada ao Desenvolvimento Social
INTRODUÇÃO AO
DESENVOLVIMENTO DE
SISTEMAS EMBARCADOS
SUZANA VIANA MOTA

2. Sistemas Embarcados

3. Um pouco de história
• Apollo Guidance Computer
• Desenvolvido em 1968 no MIT.
• Um computador - guia, que
operava em tempo real, e era
considerado o item mais
arriscado do sistema.

4. Um pouco de história
• Década de 60 - 70
• O primeiro sistema embarcado
de produção em massa foi o
computador guia do míssil
nuclear LGM -30 Minuteman.

5. Um pouco de história
• Em meados da década de 80, com
evolução da microeletrônica pode-se
juntar vários componentes num
único chip, o circuito integrado.

6. Microcontrolador X Microprocessador
Memória
ROM
Memória
RAM
Portas I/O Periféricos

7. Microcontrolador
• 40 Pinos
• 16 bits
• 8 canais para conversor de A/D
• 1536 bytes de memória RAM
• 40 MHz de Clock

8. Programando Microcontroladores
EEdditiotorr
CC
CCoommppilialaddoorr
HHeexxaaddeeccimimaal l GGraravvaaddoorr

9. Ambiente de Desenvolvimento

10. Acende LED
void main()
{
while(TRUE)
{
output_high(PIN_D0);
delay_us(100);
output_low(PIN_D0);
}
}

11. • Ok, Entendi o programa.
• Mas o que acontece no
microcontrolador?
output_high(PIN_D0);
Faz com que o PINO 19,
vá para o nível “alto”, ou
seja, ele fica com 5v.

12. output_low(PIN_D0);
Faz com que o PINO 19,
vá para o nível “baixo”, ou
seja, ele fica com 0v.

13. Sensores
• São dispositivos capazes de captar ações ou
estímulos externos.

14. Posição, Presença, Proximidade, Toque
Movimento, Velocidade, Deslocamento
Temperatura
Umidade
Acústica, Som, Vibração
Aceleração
Elétrico, Magnético
Vazamentos, Níveis
Força, Carga, Esforço, Fluxo Químico, Gás
Tensão, Pressão
Luz, Visão de Máquina
Sensores

15. Sensores Digitais
• Do ponto de vista elétrico, comportam-se
como se fossem uma chave: liga/desliga.
• Portanto podemos fazer a ligação de modo
que o sinal do sensor seja 0v ou 5v.
Sensor Óptico Sensor de Presença Sensor de Toque

16. Sensores Analógicos
• Pode assumir qualquer valor no seu sinal de
saída ao longo do tempo, desde que esteja
dentro da sua faixa de operação.
Sensor de
Temperatura
Microfone Web Cam

17. Comunicação Serial
O padrão RS-232 é uma dos mais difundidos no mundo da automação
e controle. Hoje em dia muitos equipamentos fazem uso do mesmo.

18. Comunicação Serial

19. Comunicação Serial
while(TRUE)
{
int SENSORES = 3;
int v_inicio=[2]
for(int i=0;i<SENSORES;i++)
{
set_adc_channel(i);
delay_us(300);
v_inicio[i] = read_adc();
}
}

20. Tipo de Dados
Tipo Tamanho em Bits Faixa de Valores
BOOLEAN 1 0 ou 1
CHAR 8 0 a 255
INT 8 0 a 255
LONG INT 16 0 a 65.535
FLOAT 32 0 a 4.294.967.295

21. Tabela ASCII

23. Plataformas Open Hardware

24. Arduino
• Criado na Itália em 2005
• Democratizar o ensino de programação e
eletrônica.

25. Arduino Uno
• 14 pinos digitais
• 6 entradas analógicas
• Clock de 16 Mhz
• 20.00 € = R$ 60,00

26. Arduino Uno

27. Arduino Uno

28. Arduino Esplora
• Joystick Analógico
• Acelerômetro
• Clock de 16 Mhz
• 39.90 € = R$ 120,00

29. Arduino Esplora

30. Arduino Nano
• 14 pinos digitais
• 8 entradas analógicas
• Clock de 16 Mhz
• 33.00 € = R$ 100,00

31. Arduino Nano

32. Raspberry Pi
• Criado em 2006 no Reino Unido
• Começou a ser comercializado em 2012
• Custa em média 35 doláres

33. Modelo A
CPU: 700 MHz
GPU: Dual Core VideoCore
RAM: 256MB
1 Porta USB 2.0
Saídas de vídeo: HDMI
Composite RCA (PAL e NTSC)
Saídas de áudio: Conector de 3.5 mm, HDMI
35 USD = R$ 77,00

34. Modelo B
CPU: 700 MHz
GPU: Dual Core VideoCore
RAM: 512MB
2 Portas USB 2.0
Saídas de vídeo: HDMI
Composite RCA (PAL e NTSC)
Saídas de áudio: Conector de 3.5 mm, HDMI
Porta Ethernet
45 USD = R$ 99,00

35. Modelo B+
CPU: 700 MHz
GPU: Dual Core VideoCore
RAM: 512MB
4 Portas USB 2.0
Saídas de vídeo: HDMI
Composite RCA (PAL e NTSC)
Saídas de áudio: Conector de 3.5 mm, HDMI
Porta Ethernet
45 USD = R$ 99,00

36. Projetos

37. X
Características Arduino Raspberry Pi
Sistema Operacional - Linux - Raspbian
Linguagem de Programação C Python
IDE Arduino IDE, Eclipse OpenEmbedded, Eclipse
Arquitetura 8 bits 32 bits
Processamento 16 Mhz 700 Mhz
RAM 2 KB 256 MB
USB 1 2
Áudio - Stereo
Vídeo - HDMI, NTSC, PAL

38. Inspirações...

39. Criando o primeiro projeto
• Acesse: www.123d.circuits.io
• Clique em SIGN UP
• Preencha os campos necessários para o
cadastro.
• Clique em CIRCUITS
• Clique em CREATE A NEW CIRCUITS
• Preencha o Campo NAME

43. PISCA LED
• 1 ARDUINO
• 1 RESISTOR 1k Ω
• 1 LED

44. PISCA LED

45. LED
//Definindo LED
int led = 7;
void setup() {
//Inicializando o LED
pinMode(led, OUTPUT);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
digitalWrite(led, HIGH); // Led em Pino Alto
delay(1000); // Aguarda
digitalWrite(led, LOW); // Led em Pino Baixo
delay(1000); // Aguarda
}

46. PISCA LED ( SOS)
//Definindo LED
int led = 7;
void setup() {
//Inicializando o LED
pinMode(led, OUTPUT);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
for (int x=0; x<3; x++)
{
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(150);
digitalWrite(ledPin, LOW);
delay(100);
}
}

47. PISCA LED + Botão
• 1 ARDUINO
• 2 RESISTORES 1k Ω
• 1 LED
• 1 BOTÃO

48. PISCA LED + Botão

49. Pisca LED + Botão
const int botao = 13; //
identifica o pino onde ligar o botao
const int led = 7; //
identifica o pino onde ligar o led
int estado;
void setup()
{
pinMode(botao,
INPUT); // configura o
pino como entrada
pinMode(led,
OUTPUT); // configura o
pino como saída
}
void loop() {
estado = digitalRead(botao);
if( estado == LOW)
{
digitalWrite(led, LOW);
}
else
{
digitalWrite(led, HIGH);
}
}

50. LED + Potenciômetro
• 1 ARDUINO
• 1 RESISTOR 390 ohm
• 1 LED
• 1 POTENCIOMETRO
• 1 MULTIMETRO ( OPCIONAL )

51. LED + Potenciômetro

52. LED + Potenciômetro
int ledPin = 7;
int val = 0;
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
val = analogRead(A0);
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(val);
digitalWrite(ledPin, LOW);
delay(val);
}

53. Servo Motor + Potenciômetro
• 1 ARDUINO
• 1 POTENCIOMETRO
• 1 SERVO MOTOR

54. Servo Motor +
Potenciômetro

55. Servo Motor +
Potenciômetro
#include <Servo.h>
//incluindo biblioteca para controle do
servomotor
Servo servoMotorObj; //Criando um objeto da
classe Servo
int const potenciometroPin = 0; //pino
analógico onde o potenciômetro está
conectado
int const servoMotorPin = 3; //pino digital
associado ao controle do servomotor
int valPotenciometro; //variável usada
para armazenar o valor lido no potenciômetro
void setup() {
servoMotorObj.attach(servoMotorPin); //
associando o pino digital ao objeto da
classe Servo
}
void loop()
{
valPotenciometro =
analogRead(potenciometroPin);
//lendo o valor do potenciômetro
(intervalo entre 0 e 1023)
valPotenciometro =
map(valPotenciometro, 0, 1023, 0,
180); //mapeando o valor para a
escala do servo (entre 0 e 180)
servoMotorObj.write(valPotenciome
tro); //definindo o valor/posição do
servomotor
delay(15);
}

56. Pisca LED + Arco-íris de botões

57. LED + Botão
const char botao = 11;
char estadoBotao;
int atraso = 1000;
int i = 0;
void setup() {
pinMode(botao, INPUT);
for ( i = 0; i < 4; i ++ )
{
pinMode(i, OUTPUT);
digitalWrite(i, LOW);
digitalWrite(0, HIGH); }
i =0;
}
void loop() {
delay(atraso);
estadoBotao = digitalRead(botao);
if(estadoBotao == LOW){
digitalWrite(i, LOW);
i++;
if (i == 4) {
i = 0;}
digitalWrite(i, HIGH);
}
else {
digitalWrite(i, LOW);
i--;
if (i == -1) {
i = 3;}
digitalWrite(i, HIGH);
}
}

58. Obrigada!
Contato:
suzana.svm@gmail.com
suzana.mota@cti.gov.br