O Laboratório de Integração de Software e Harwdware da UFSC foi fundado em março de 1984 com a missão de desenvolver pesquisas na fronteira entre hardware e software. Desde então, vem desenvolvendo soluções inovadoras para o desenvolvimento de sistemas computacionais dedicados através da agregação de componentes de hardware e de software previamente validados. Esta caminhada conduziu o grupo por importantes áreas de aplicação, incluindo redes de computadores, telemedicina, televisão digital, telecomunicações e, mais recentemente, cidades inteligentes, smart grid e a Internet das coisas. Prestes a completarem 30 anos, tem nesta apresentação uma reflexão sobre a caminhada até o presente com o objetivo de traçar diretrizes para o futuro próximo.

1. Laboratório de Integração
de Software e Hardware
28 Anos de Pesquisa
Prof. Dr. Antônio Augusto Fröhlich
guto@lisha.ufsc.br
http://www.lisha.ufsc.br/
Abril de 2012
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2. LISHA
 Fundado em março de 1984 para promover a
pesquisa na fronteira entre hardware e software
 Gerações:
Período Líder Foco
1984-1992 Prof. Specialski Redes de Computadores
1992-1997 Prof. Leite Redes, TMN e SO
1997-2001 Prof. Wangenheim Telemedicina
2002- Prof. Fröhlich Sistemas Embarcados
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3. Orçamento Anual de Pesquisa
R$ mil
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012*
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4. Produção Científica
20
Internacional
18 Nacional
16
14
12
10
8
6
4
2
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012*
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5. Colaboradores Atuais
Professores (8)
Associados (6)
Doutorandos (5)
Mestrandos (10)
Graduandos (7)
Administração (2)
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6. Inovação
UFSC
conhecimento inovação
Cursos LISHA Empresas
Ensino Pesquisa Produto
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7. Parcerias
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8. Sistemas Embarcados
“Hardware e software que formam um component
de um sistema maior, o qual se espera que opere
sem intervenção humana.” [Foldoc]
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9. Integração Extrema
 Avanços recentes da microeletrônica nos
permitem integrar projetos complexos de
hardware em um único chip
 Com o software adequado, podemos falar em
Embedded System-On-a-Chip
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10. Complexidade de Projeto
[Black & Donovan, 2009]
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11. Componentes
SOFTWARE
OO++
funções módulos classes VB Java modelos
1960 1970 1980 1990 20xx
circuítos CIs ISA HDL IPs plataformas
HARDWARE
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12. Níveis de Abstração
modelos
linguagens de alto nível
assembly
ADDI $SP,$SP,–8
for(int i = 0;i < 10;++i)
SW $A0,4($SP)
do_something(i);
SW $RA,0($SP)
always @(sel or a or b)
begin
if(sel == 1)
f = a;
else
f = b;
end
transistor porta lógica RTL
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13. Hardware x Software
TLM OOP
C2 C3
C1 C2 C3
C1
SC_MODULE(C1) { class C1 {
… …
sc_port<...> *outport; C2 c2;
… …
void c1_behavior(){ void c1_behavior(){
… …
outport->operation0(...); c2.operation0(...);
… …
outport->operation1(...); c2.operation1(...);
... ...
} }
... ...
}; };
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14. CIA² Project
 Building Smart Cities: from environment instrumentation to
application development
 Network of 18 Brazilian Universities
 Sponsored by CTIC
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15. CIA² Research Network
IECOM
UFAL
UFF
UFMG
UFPA
UFRJ
UFSC
UNB
UNIFOR
PUC-RIO
UFES
UFG
UFOP
UFPR
UFRN
UFSJ
UNICAMP
USP
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16. CIA² Challenge: Integration
Picture by ZTE
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17. UFMG: Urban Traffic Monitoring
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18. UFPR: Climate Monitoring
effect
cause
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19. USP: River Monitoring
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20. UFSC/LISHA: Internet of Things
 Trillions of objects
 Parallel, asynchronous
events
 Self-configuring,
dependable, energy-aware
wireless sensor network
 Aware of time and space
 Started with RFIDs
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21. OpenEPOS@EPOSMote
Application
System Abstractions Network
TCP
IP
Sensors
EPOS
Process Memory Power C-MAC Actuators
Hardware Mediators Sen / Act
Sensor X
IEEE
ARM7 EPOSMote Actuator Y
802.15.4
sw
hw
SPI
Source I ARM7 Oscillator Sensor X
I2C Rx/Tx UART
Source II Radio Antenna Actuator Y
ADC
Power Memory EPOSMote Sen / Act
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22. Green Building:
Power Generation
Block A - 35,643 kWp
Crystalline Silicon c-SI – Pluto 205 (7,995 kWp) Amorph Silicon a-SI – PVL 144 (27,648 kWp)
CIGS – ASCENT 140 (6,720 kWp) Crystaline Silicon c-SI – Pluto 205 (7,790 kWp)
Block B - 14,51 kWp TOTAL POWER
50,153 kWp
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23. Green Building:
Smart Outlet
 Standard outlet
 PLC communication
● Sensors
● Actuators
● Control
 Energy meter
 Low-power standby
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24. UFSC Research Center on
Renewable Energies
InPETRO
Institu
to
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25. UFSC Research Center on
Renewable Energies
■ Parking
■ Work
■ Toilets
■ Living 5000 m²
■ Moving
■ Access
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26. SIBRATEC
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27. Educação para SE
Ciência
Engenharia
da
Elétrica
Computação
Sistemas
Embarcados
 Sistemas embarcados são frutos de projetos
intrinsecamente multidisciplinares
 Profissional ainda não preparado
adequadamente pelas universidades
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28. Final Remarks
 Now is the right time to make our Cities smarter
 IoT is a fundamental piece of future Smart Cities
 First Smart Cities demonstrators
● PC and smartphone technology
● Oversized, hard to verify, not green
● Ordinary TCP/IP (v4/v6)
● Nonotion of time and space
 Next technological milestones
● Cross-layer optimization (protocol integration)
● Routing, transport, positioning, timing
● Service-oriented elements
● Dynamic adaptation
● Reactive adaptation of parameters (e.g. duty cycle)
● Coordinated protocol alterations (aided by a meta-protocol)
● Privacy and Trustfulness
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