Palestra sobre aplicações de sistemas embarcados

1. Computação de Borda
Conceitos e Aplicações

2. Apresentação
▸ Técnico em Informática – Etec Waldyr Duron Júnior – (Junho
2011);
▸ Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas –
Fatec Ourinhos (Dezembro de 2014);
▸ Pós Graduação Latu-Sensu em Eletrônica Embarcada –
Centro Universitário Salesiano de São Paulo– UNISAL
(Janeiro 2018).

3. Histórico Profissional
▸ Monitor Voluntário de TI – E.E Ataliba Leonel – Piraju-SP (2007-
2008);
▸ Analista de Tecnologia – Chiptronic Tecnologia Automotiva – (2011
– 2019);
▸ Professor no Curso de Análise e Desenvolvimento de Sistemas –
Faculdade Eduvale Avaré (2017-2019);
▸ Analista de Desenvolvimento – Stoneridge Brasil (2019-2020);
▸ Analista de Desenvolvimento – Instituto de Pesquisas Eldorado
(2020);

4. Pauta
▸ Conhecendo IOT;
▸ Conhecendo Sistemas Embarcados;
▸ O que é Computação de Borda;
▸ Arquitetura Remota x Computação de Borda;
▸ Aplicação Prática.

5. 1.
Conhecendo IOT
Precisamos nos contextualizar
5

6. Conhecendo IOT
▸ O conceito de IoT surgiu no início dos anos 90, nos
primórdios da internet, com a ambição dos desenvolvedores
de conectar “coisas” à internet;
▸ Contudo a aproximadamente 30 anos atrás o contexto
histórico tornava essa ambição inviável e as tecnologias não
eram populares e o custo era muito alto.

7. Conhecendo IOT
▸ Iot não é apenas o envio de dados através da internet ou até
mesmo redes internas, ele trata de tornar as “coisas” mais
inteligentes dando a elas a capacidade de coletar e
processar informações do ambiente onde se encontram;
▸ A popularização da IoT está mudando totalmente a maneira
como interagimos com o mundo ao nosso redor, seja no
trânsito, nos meios de pagamento ou na forma como nos
relacionamos;

8. Conhecendo IOT

9. Conhecendo IOT
▸ O momento histórico que vivemos é extremamente propício
para o desenvolvimento de produtos e serviços aplicando a
IoT, já que o custo das tecnologias necessárias para
conectar as “coisas” a internet estão cada vez menores;
▸ Tecnologias de Comunicação sem Fio estão cada vez mais
populares e estáveis, isso é um dos pontos fundamentais
para a popularização do uso da IoT;
▸ Um dos Maiores viabilizadores de projetos IoT são os
sistemas embarcados;

10. 2.
Conhecendo Sistemas
Embarcados
Não… Não é um rádio pra navios

11. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ O termo sistemas embarcados surgiu pra designar os
computadores que podiam ser embarcados em diferentes
equipamentos com a finalidade de controle, sensoriamento
ou automação;
▸ Atualmente é possível nomear como Sistema Embarcado,
todos os sistemas de software e hardware micro controlados
ou micro processados, dedicados a uma função específica;

12. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ Um dos primeiros e mais importante sistema embarcado que
se tem conhecimento é o AGC “Apollo Guidance Computer”,
utilizado nas missões que levaram a humanidade à Lua;
▸ O AGC também foi um dos primeiros a usar Circuitos
Integrados;

13. Conhecendo Sistemas Embarcados
Módulos AGC e DSKY

14. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ Os Códigos fonte do projeto Apolo são de domínio público
agora e eles estão disponíveis neste endereço:
▸ https://github.com/virtualagc/virtualagc

15. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ Atualmente existem diversas opções para estudo e
desenvolvimento de produtos utilizando sistemas
embarcados;
▸ Tornando possível ao desenvolvedor escolher aquele que
melhor se adequa às suas necessidades;

16. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ Sem dúvida um dos kits de desenvolvimento mais populares
atualmente é o Raspberry Pi;
▸ O principal foco do projeto é prover um computador de baixo
custo;
▸ Atualmente é possível encontrar versões com até 8GB de
memória RAM

17. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ Possui uma GPU dedicada, o que o torna uma boa escolha pra
uso em estudos envolvendo processamento de imagem;
▸ Possui também Wi-fi e Bluetooth integrados, tornando-o um
candidato perfeito para estudos envolvendo conectividade
sem fio;
▸ O Sistema operacional é baseado em Linux, o que elege uma
grande variedade de tecnologias para desenvolvimento;

18. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ O uso de inteligência artificial em sistemas embarcados tem
se popularizado;
▸ Para um uso dedicado a esse fim, kits de desenvolvimento
como o Raspberry Pi, não são a melhor solução, para isso
podemos contar com kits mais robustos, como por exemplo
o Khadas VIM3

19. Conhecendo Sistemas Embarcados
▸ O Khadas VIM3, é um computador de placa única, que se
destaca por oferecer um total de 6 núcleos de
processamento, 4GB de Memória RAM, 32GB de Memória
Flash e uma novidade uma NPU;
▸ E para otimizar as tarefas de IA e Machine Learning conta
com uma NPU (Neural Processing Unit)

20. 3.
O que é computação de borda?
São as pessoas que trabalham próximo ao prazo?

21. O que é computação de Borda?
▸ Após a compreensão dos conceitos de IoT, é possível entender a
aplicação principal da Computação de Borda;
▸ Computação de Borda, está diretamente ligada a estratégia de
coletar, processar e atuar o mais próximo possível de onde os
dados são gerados;
▸ Essa estratégia, permite que sistemas sejam construídos de
forma distribuída e descentralizada, além de permitir que os "nós"
do sistema tenham uma maior autonomia, e tenham um tempo de
resposta menor;

22. O que é computação de Borda?
▸ Além disso, o processamento local, evita a compressão de dados,
o que garante resultados mais precisos além de diminuir o trafego
de dados na internet ou rede local;
▸ Hardwares cada vez mais acessíveis e com cada vez mais poder de
processamento, viabilizam a implementação desse tipo de
arquitetura;
▸ Outro ponto importantíssimo é a economia de dados, que em
muitos casos pode ser um fator limitante para os projetos, como
os casos que usam dados via rede celular, bluetooth ou interfaces
de rádio com alto alcance e pouca banda de transmissão

23. 4.
Arquitetura Remota x
Computação de Borda
Entendendo o porque a computação de borda é
necessária

24. Arquitetura Remota
Sistema de Controle
Interface
(Nó)
Barramento de Comandos e Dados
75 – Bytes / Mensagem
60 Mensagens por Minuto
3600 Mensagens por Hora
86400 Mensagens a cada 24 Horas
75 x 86400 = 6 Megabytes por dia
55 – Bytes / Mensagem
Internet
58 – Bytes / Mensagem

25. Arquitetura Remota
Sistema de Controle
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Barramento de Comandos e
Dados Internet

26. Arquitetura Remota
Sistema de Controle
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Barramento de Comandos e Dados
Internet

27. Arquitetura Remota
Sistema de Controle
Interface
(Nó)
Barramento de Comandos e
Dados
83 – Bytes / Mensagem
60 Mensagens por Minuto
3600 Mensagens por Hora
86400 Mensagens a cada 24 Horas
83 x 86400 = 7.1 Megabytes por dia
Internet

28. Arquitetura Remota
Sistema de Controle
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Interface
(Nó)
Barramento de Comandos e
Dados Internet

29. Arquitetura de Borda
Sistema de
Supervisório
Controlador
(Nó)
Barramento de Comandos e
Dados
75 – Bytes / Mensagem
60 Mensagens por Minuto
3600 Mensagens por Hora
86400 Mensagens a cada 24 Horas
75 x 86400 = 6 Megabytes por dia
Interne
t
50 – Bytes / Mensagem

30. Arquitetura de Borda
Sistema de
Supervisório
Controlador
(Nó)
Barramento de Comandos e
Dados
91 – Bytes / Mensagem
60 Mensagens por Minuto
3600 Mensagens por Hora
86400 Mensagens a cada 24 Horas
91 x 86400 = 8 Megabytes por dia
50 – Bytes / Mensagem
Internet

31. Arquitetura de Borda
Sistema Supervisório
Controlador
(Nó)
Controlador
(Nó)
Controlador
(Nó)
Controlador
(Nó)
Controlador
(Nó)
Barramento de Comandos e Dados
Internet

32. 5.
Aplicação Prática
Vendo as vantagens da computação de borda
Na prática

33. Aplicação Prática
▸ Nossa demonstração prática, é bem simples, consiste em um
veículo, que anda em linha reta e para sempre que vê um semáforo
com a luz vermelha acesa, e volta a andar com a luz verde acesa;

34. Aplicação Prática
▸ Nosso experimento terá dois cenários distintos:
▹ 1º Cenário: As imagens coletadas pelo veículo são transmitidas
e analisadas no computador, cabendo ao computador analisar
e enviar o comando para o veículo.
▹ 2º Cenário: As imagens coletadas pelo veículo são
processadas localmente e apenas o status do veículo é
transmitido ao computador.

35. Muito Obrigado!
Dúvidas?
Podem me encontrar aqui:
▸ gustavofpalma@gmail.com
▸ www.gustavopalma.com.br