Eletrônica Embarcada - Aula 01 - Introdução aos Sistemas Embarcados Eletrônica Embarcada em Veículos

[Música] hoje vamos iniciar a nossa disciplina eletrônica embarcada e nessa primeira videoaula vamos falar um pouco sobre o que significam os sistemas embarcados e também vamos dar um exemplo de uma aplicação muito relevante nos dias de hoje que é a eletrônica embarcada em veículos inicialmente a palavra embarcada gera muitas dúvidas né que significa embarcada essa palavra embarcado vem da tradução do inglês da palavra embebe que também alguns traduzem por embutido bom eletrônica embarcada o que significa é um eletrônico está presente apenas em veículos aqui há coisas que se movimentam ou é algo mais abrangente então

vamos voltar a conceitos que você já deve ter visto em outras disciplinas relacionados com a evolução dos computadores inicialmente os computadores eram de grande porte não usados apenas por grandes empresas grandes instituições e depois o tamanho esse pagamento foi diminuindo computadores de médio porte chegaram os microcomputadores e computadores ligados em rede e tudo isso viabilizou a micro computação culminando com os computadores portáteis hoje nós temos os smartphones os tablets é que na verdade são exemplos de convergência de tecnologias que envolvem tecnologia de comunicação e também a parte de computação e o que inviabilizou tudo isso

foi a micro eletrônica ela evoluiu muito nos últimos anos nas últimas décadas com viabilizando equipamentos de pequeno porte baixo consumo de energia e baixo custo bom com isso existe agora um novo paradigma de computação um nome um pouco estranho mas é a tal da computação o bico o que significa computação bico o que significa um novo paradigma é uma nova forma de encarar a computação eu que forma seria essa seria o computador em toda parte de forma que o usuário não perceba a sua presença ou seja de forma imperceptível o como alguns chamam de forma

invisível os usuários não percebem a sua presença mas ele está presente nos ambientes ou seja embarcado nos ambiente ou embutido como queiram e agindo e reagindo de forma inteligente a tudo que acontece ao seu redor e quem propôs esse conceito foi marcus buaiz em 1991 então foi um é uma nova forma de nós encaramos a computação então nesse contexto computador e eletrônica embarcada podem ser confundidos né então por que a eletrônica embarcada atualmente ela é construída sempre com processadores com microprocessadores dispositivos que tem a capacidade de realizar uma tarefa similar à de um computador então

nós temos a eletrônica embarcada e como o ambiente nós podemos considerar não apenas os veículos aquilo que se movimenta mais máquinas de qualquer natureza industrial equipamentos médicos né nós também podemos considerar os nossos dispositivos portáteis os nossos eletrodomésticos e até mesmo coisas que nós usamos é a tal da computação vestível que pode envolver seres humanos nécessaires vivido de uma forma geral bom qual foi o primeiro sistema embarcado de grande sucesso na história foi o apollo gaiense computer que foi desenvolvido antes mesmo dos microprocessadores como todos já devem lembrar das histórias da computação ou miro microprocessador

foi desenvolvido em 1971 e o homem foi à lua em 1969 esse projeto é da década de 60 mas foi responsável por levar e trazer insegurança o homem à lua talvez o maior feito da humanidade que infelizmente você não deve ter que dá oportunidade de presenciar mas como é que era esse computador do módulo que levou o homem à lua é um equipamento que se nós compararmos com as características de um smartphone moderno é muito simples muito limitado mais tinha todos os recursos que eram necessários para cumprir aquela função porém como a capacidade de processamento

desse equipamento era limitada é não tinha muita memória e um processador era lento né o que perdia muito em relação os equipamentos atuais era a interface com o usuário é muito pobre displays apenas numéricos teclado numérico e com poucas técnicas adicionais existia num canto numa parte da do módulo lunar uma tabela logicamente eles não estão conseguindo ver mas aqui tem números e códigos né cada vez que um comando tinha que ser dado pelo astronauta ao módulo lunar em que consultou a qual era o número digitar e esse comando era da imagine se ele tocasse né

o comando de descer para subir o que poderia acontecer e também como quando alguma mensagem de erro aparece e quem consultar para verificar qualquer a mensagem de erro mas tudo isso mesmo na forma primitiva que aparecia conseguiu essa grande façanha da humanidade bom agora o que é uma eletrônica embarcada bom o primeiro ponto que nós temos que considerar que qualquer equipamento embarcado ele é destinado a uma única aplicação e não é pagamento de propósito geral como um computador que eu posso trocar o programa colocar novas interfaces e cada vez e é usado por uma finalidade

então é destinado a uma aplicação normalmente é baseado o único processador ou no micro controlador que é um microprocessador que já possui internamente memória entradas e saídas numa capacidade reduzida o suficiente para atender às necessidades de equipamento embarcado ou então em módulos específicos podem ser construídos para tomar se tornar o sistema mais robusto mais compacto e menos custoso mas em geral esses dispositivos têm pouca poucas entradas e saídas não é só o suficiente para cumprir sua finalidade as interfaces são simples e possui algum tipo de comunicação essa comunicação pode ser por exemplo usb uma comunicação

sem confiou sem fio vai depender da sua finalidade é bom o mercado estimado para eletrônica embarcada é fabuloso para os próximos anos sistemas que serão necessários 50 bilhões a 50 bilhões de dispositivos embarcados então você que será o engenheiro da computação logo mais terá a oportunidade de contribuir na concepção de alguns desses 50 bilhões de dispositivos e ainda mais com o advento da internet das coisas que todos nós agora vez ou outra tomamos contato com esse termo né coisa virou uma palavra técnica é internet das coisas demanda o desenvolvimento de muitos dispositivos em que serão

embarcados nos equipamentos nos produtos nos ambientes bom a eletrônica embarcada ela é tem que atender alguns requisitos algumas restrições no momento no projeto por exemplo o tamanho e peso então dependendo de onde for colocado o equipamento ele não pode pesar muito não pode ser muito grande então tem que ter dimensões reduzidas de ser leve consumo de energia muitos desses equipamentos têm que operar com bateria por um prazo razoável então o consumo é crítico custo muitas vezes em viabilizar projetos é tem que ficar dentro do do orçamento para que o projeto seja e viável e comunica

a economicamente e também tem que ser um projeto confiável é tem que a funcionar em segurança maior parte do tempo ou seja diferentemente de um computador que quando apresenta algum problema nós podemos apertar o famoso botão de reset começar novamente as atividades o equipamento feito para operar de forma autônoma não tem essa condição imagine um veículo operando no planeta marketing mark é que tem que ser operado à distância se alguma coisa falhar ele mesmo tem que se auto recuperar netão recuperação automática após erros e falhas então essa é uma característica também da eletrônica embarcada sem

falar da robustez ao ambiente temperatura umidade todo tipo de problema que pode oferecer nós nós deixamos cair com freqüência nossos aparelhos os smartphones no chão e na maioria das vezes eles resistem bem então eletrônica embarcada tem que ser robusta também e finalmente será aplicada em tempo real ou seja a eletrônica tem que atender aos estímulos que ocorrem ao seu redor e dentro de tempos de resposta à adequados não podem ser muito lento se não pode deixar de atender alguma necessidade perder alguma informação bom arquitetura típica de um sistema embarcado não é complexa é muito convencional

queremos o processador 1 ou um microcontrolador o homem eletrônica delicada e quem comandará tudo isso é um programa que agora ele fica residente é um programa isso que em geral não é trocado e muitas vezes chamado de firmware esse sistema possui 11 uma interface com entradas e saídas em pequena quantidade é que podem ser sensores podem ser atuador sneh e quando necessário uma interface com o usuário e também a parte de comunicação com outros dispositivos uma comunicação de configuração do equipamento enfim algo que seja necessário a sua operação bom vamos usar agora um exemplo que

é muito rico e muito presente na nossa vida para exatamente desenvolver os assuntos envolvem que envolvem eletrônica embarcada nós vamos usar muito esse exemplo nas nossas vídeo aulas ao longo da nossa disciplina que é o caso de veículos qualquer veículo hoje em dia seja popular ou não ele possui eletrônica embarcada já faz parte do seu projeto e não é exagero dizer que ele possui dezenas de processadores possui realmente uma quantidade dessa ordem de processadores espalhados em todo o veículo né então essa é eletrônica está presente em todos os veículos modernos então muitos dispositivos alguns nós

até sabemos que existem outros não estão lá presentes como o computador de bordo freios abs air bags que mais controle de tração ar condicionado à parte de entretenimento então praticamente tudo num veículo é controlado por um pequeno processador por um módulo eletrônico especializado vidro elétrico né tem direção elétrica enfim praticamente tudo no veículo está agora cada vez mais sendo controlado por módulos eletrônicos aqui é um exemplo no que poderíamos ter no veículo é é o seu painel a direção e várias marcações é do que teríamos de eletrônica embarcada isso é apenas um pequeno exemplo é

que nós podemos fazer com essa eletrônica configurar o veículo para cada utilização tem veículos que permitem o ajuste de bancos de direção em para cada usuário que utilize a regulagem do veículo por exemplo o brasil nós temos os veículos para mais de um tipo de combustível então eles conseguem é determinar qual é o combustível presente a cada momento e modificar a regulagem para operar bem com esse combustível diagnóstico né com freqüência nós recebemos mensagens na tela desde avisos para levar o veículo a manutenção mas também aviso dizendo que uma lâmpada está queimada algum problema está

ocorrendo né tendências ou seja quantos quilômetros eu poderia rodar com o combustível disponível no ar no tanque predições nem algum mau funcionamento que esteja freqüente que pode levar algo mais sério ele pode prevê algum problema tem todo o histórico de utilização de veículo de falhas que ocorreram para quando o veículo for na manutenção facilitar o trabalho do mecânico e finalmente a partir de exibição de informações das mais diversas fotos então um veículo atualmente é muito rico em oportunidades para nós entendermos como funciona a eletrônica embarcada e é interessante ver a evolução da presença de eletrônica

embarcada a partir do aumento do número de fusíveis no veículo nós temos aqui neste gráfico a presença de de fusíveis desde o ano de 1927 em apenas quatro fusíveis até chegando próximo dos dias de hoje nos anos 2000 então anote em que a partir dos anos 80 nós tivemos um aumento muito grande de dispositivos eletroeletrônicos presente nos veículos e apenas para entender vamos como que tudo isso funciona vamos é é colocar aqui na horizontal onde alguns dos módulos que um veículo típico possui e aqui na vertical informações advindas de sensores e outros elementos presentes no

veículo então por exemplo uma informação relacionada a velocidade do veículo ela é importante para os a central de travas ela é importante para o painel de instrumentos ela é importante para o sistema de freios imagine se eu fosse construir um automação automotiva de forma convencional o que acontecer eu queria que levar fios 10 com a informação de velocidade para todos esses alimentos e fazendo agora uma analogia com os demais imagine a quantidade elicarlos a quantidade de fios presentes em um veículo certamente teria um impacto muito grande no com os custos no tamanho a confiabilidade né

então esse tipo de de arquitetura teve que ser revista na arquitetura centralizada esse é o nome que caminhos que se dá na indústria automotiva por unidade de controle eletrônico vem do inglês mas imagine que ela fosse um elemento central com ele entradas n saídas né a convergência de fios para este módulo seria muito grande então saída distribuir o processamento de todos os elementos em vários módulos pequenos menores mais simples especializados né porém a todos interligados aqui por uma rede especial uma rede veicular similar às redes que existem em computadores né então isso traz uma série

de vantagens por exemplo redução no cabeamento isso é muito importante muito significativo no veículo né simplifica a instalação colocar um módulo novo o opcional por exemplo que o comprador deseja basta pulgar mais um elemento nessa rede instalar o dispositivo né então a simples muito instalação é muito flexível portanto né e é muito fácil diagnosticar qual o módulo está com um problema eles mesmos fazem auto diagnóstico trocam mensagens nós podemos na manutenção lugar no veículo um módulo especial que conversa com todos os elementos presentes no veículo descobrindo se algo está com algum problema e as principais

redes na área automotiva só para citar duas temos a rede campeã ea rede limpo essa rede cano e aula uma aula futura nós vamos estudar melhor bom isso trouxe um grande potencial para uma nova instrumentação é o que seria isso a instrumentação convencional né é baseada em sinais que vem e sensores que se comporta de uma maneira análoga à variação da grandeza ou seja temperatura aumenta o sinal elétrico do censo aumenta também na mesma proporção então é a tal da eletrônica analógica então a grandeza medida na instrumentação convencional usuário que interpreta o que significa aquele

valor essa medição é muito sujeita a interferências e ruídos elétricos então se um vidro elétrico soma 11 pela pequena atenção ao sinal analógico pronto já adulterou esse valor né se eu tenho um cabelo muito comprido posso ter uma atenuação ter perda de informação nesse cabo e então isso traz muitos problemas sem dúvida nenhuma então em instrumentação inteligente que surge agora né inicialmente ela parte do ponto onde o sinal analógico l é digitalizado ou seja deve ter visto isso em outras disciplinas de sistemas digitais então passando informação para a forma digital alguns problemas desaparecem ruídos e

outras coisas mais eu posso também por software né é ter um programa que compensa um sensor que não é linear então eu faço todo esses ajustes com alguma facilidade por software né eu posso transmitir a informação para outros modos que fazem uso dela e também um módulo pode se identificar dizendo que ele é aonde ele está medindo e puro e qual a sole calibração se essa calibração tivesse autorizado também isso poderá ser feito e até mesmo ele se fazer um autodiagnóstico né então surgem agora redes especiais para instrumentação que são chamadas por muitos como redes

de controle então fui pra finalizar estamos mostrando redes e um veículo é um veículo tem várias redes não é apenas uma não tem uma rede que é chamada de rede de alta velocidade essa é a rede que controla todo o funcionamento do veículo que o veículo pode se movimentar muito em velocidades altas então ela tem que ser uma rede alto em alta velocidade não perder nenhuma informação e tomar as ações quando necessárias mas também temos redes de média velocidade é que são aquelas que envolvem o rádio interface com o usuário que não há necessidade uma

velocidade tão grande temos também redes de baixa velocidade por exemplo redes que controla o vidro elétrico é uma coisa não que não tem necessidade de ser muito rápida o usuário aperta um botão é é já existe a parte mecânica que é lenta por natureza enfim isso exemplo mostra que nós temos redes de várias características de várias complexidades de vários cursos estão assim que os veículos modernos são implementados e nós vamos aprofundar esse entendimento nas próximas aulas então nas próximas aulas vamos entender um pouco com um pouco mais de profundidade o que é tal dessa eletrônica

automotiva entender um pouco mais do que são os sensores e atuadores né e como é que isso constrói uma nova instrumentação chamada de instrumentação inteligente e finalmente vamos aprofundar o nosso entendimento um pouco mais sobre rio veiculares porque essas redes são muito importantes nos dias de hoje não apenas para os veículos mas ela está presente em equipamentos industriais equipamentos médicos automação predial tomar são residencial enfim em tudo que nós vemos nos dias de hoje bom pessoal era isso que nós tínhamos para aula de hoje e espero que vocês tenham se interessado gostado do sistema que

é muito rico em informações e oportunidades e nos vemos nas próximas vídeo aulas [Música] [Música] [Música] [Música]