Lista de Exercícios Farmacologia e toxicologia aplicadas à Medicina Veterinária

Danillo Moura Santos

Projeto de sistemas embarcados: Um estudo de

caso baseado em microcontrolador e seguindo

AOSD

Florianópolis  SC

2006

Danillo Moura Santos

Projeto de sistemas embarcados: Um estudo de

caso baseado em microcontrolador e seguindo

AOSD

Monograa apresentada ao programa de

Bacharelado em CiŒncias da Computaçªo

da Universidade Federal de Santa Catarina

como requisito parcial para obtençªo do grau

Bacharel em CiŒncias da Computaçªo

Orientador:

Professor Doutor Antônio Augusto Medeiros Fröhlich

Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico

Florianópolis  SC

2006

Monograa de graduaçªo sob o título Projeto de sistemas embarcados: Um estudo

de caso baseado em microcontrolador e seguindo AOSD, defendida por Danillo Moura

Santos e aprovada em 31 de março de 2006, em Florianópolis, Santa Catarina, pela banca

examinadora constituida por:

Prof. Dr. Antônio Augusto Medeiros

Fröhlich

Orientador

Prof. Dr. Lœcia Helena Martins Pacheco

Universidade Federal de Santa Catarina

Prof. Dr. Luiz Claudio Villar Santos

Universidade Federal de Santa Catarina

Fauze Valerio Polpeta, M.Sc.

Universidade Federal de Santa Catarina

Resumo

Este trabalho Ø a anÆlise do projeto de um sistema embarcado seguindo duas estratØ-

gias de desenvolvimento de sistemas computacionais embarcados. As duas estratØgias

sªo a abordagem tradicional com base em microcontroladores e a abordagem proposta

pelo projeto PDSCE, que se baseia na metodologia de Projeto de Sistemas Orientados

a Aplicaçªo para conduzir o desenvolvimento de sistemas embarcados como agregados

de componentes de hardware e de software adaptados e congurados de acordo com os

requisitos da aplicaçªo alvo, dando origem à implementaçıes na forma de SoCs.

Abstract

This work shows the design analysis of an embedded system based on two design

strategies. The strategies are the common methodology used nowadays using microcon-

trollers as platforms and the AOSD methodology used in the project PDSCE to build

embedded systems as components of software and hardware, adapted and congured to

the application requirements, resulting in a SoC implementation.

Agradecimentos

Agradeço acima de tudo à minha família, por acreditar em minha capacidade e nunca

faltar com o apoio emocional necessÆrio nos momentos difíceis. Agradeço aos amigos, por

proporcionarem momentos de descontraçªo necessÆrios à realizaçªo de qualquer trabalho.

Agradeço tambØm os colegas do laboratório, sem os quais seria muito difícil a realizaçªo

deste trabalho. Agradeço tambØm a minha namorada, por compreender momentos de

ausŒncia e de nervosismo. E por m agradeço ao meu orientador, por aceitar alguns

atrasos e lidar com estes da melhor maneira possível.

SumÆrio

Lista de Figuras

Lista de abreviaturas e siglas

1 Introduçªo p. 10

1.1 Motivaçªo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 12

1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 13

1.3 Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 13

1.4 Objetivos Especícos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 13

2 Projeto de sistemas embarcados p. 14

2.1 O que sªo Sistemas embarcados? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 15

2.1.1 Principais características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 15

2.2 Metodologia no projeto de sistemas embarcados . . . . . . . . . . . . . p. 18

2.3 Níveis de abstraçªo do projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 18

2.3.1 Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 20

2.3.2 Especicaçªo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 21

2.3.3 Arquitetura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 21

2.3.4 Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 22

2.3.5 Integraçªo do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 22

2.4 Fluxo de projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 22

3 Projeto de sistemas embarcados p. 24

3.1 Projeto baseado em Microcontroladores e componentes discretos . . . . p. 24

3.2 Projeto baseado em plataformas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 25

3.3 Projeto de Sistemas Orientados a Aplicaçªo . . . . . . . . . . . . . . . p. 28

3.3.1 Visªo geral de AOSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 28

3.3.2 Famílias de abstraçıes independentes de cenÆrios . . . . . . . . p. 29

3.3.3 Adaptadores de CenÆrios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 30

3.3.4 Interfaces Inadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 30

3.3.5 Mediadores de Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 30

3.3.6 Usando mediadores de hardware para inferir componentes de hard-

ware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 31

4 Estudo de Caso: Projeto do grampeador de barramentos CAN p. 33

4.1 Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 33

4.1.1 Requisitos nªo-funcionais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 34

4.2 Especicaçªo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 34

4.3 Projeto da Arquitetura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 36

4.4 Grampeador CAN utilizando microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . p. 37

4.4.1 Microcontrolador AT90CAN128 . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 37

4.5 Grampeador CAN segundo AOSD, arquitetura em FPGA . . . . . . . . p. 41

5 Resultados e Conclusıes p. 44