O Processamento em Tempo Real e Filtragem

Universidade Federal de Minas Gerais

Departamento de Engenharia Eletrônica

Laboratório de Controle e Automação II

Prática de Ensino Híbrido Emergencial

Processamento em Tempo Real e

Filtragem Digital

Professor: Cláudio Dias Campos

Outubro 2021



1. INTRODUÇÃO

Ao término desta prática o aluno será capaz de avaliar o desempenho de sistemas

embarcados microcontrolados, executando tarefas de processamento em tempo

real, como a filtragem de sinais de amostragens periódicas através do uso de um

algoritmo bare-metal de execução multitarefas.

2. RECURSOS NECESSÁRIOS

• Registro e acesso ao serviço online Tinkercad: https://www.tinkercad.com

O Tinkercad é um ambiente de virtualização de hardware analógico e digital,

mantido gratuitamente pela empresa Autodesk, que permite programar e

simular plataformas Arduino baseadas nos microcontroladores Atmel.

• Matlab

Ambiente para projeto e validação de filtros a tempo contínuo e a tempo

discreto. Nessa prática poderá ser utilizada qualquer outra ferramenta

computacional que dê suporte ao desenvolvimento de filtros digitais.

• (complementar) Plataforma de hardware Arduino, Arduino IDE e biblioteca

FreeRTOS (de Richard Barry).

O uso deste recurso não será obrigatório, uma vez que as tarefas avaliativas

poderão ser realizadas no ambiente de virtualização Tinkercad.

Para a execução das atividades práticas presenciais o laboratório disporá da

plataforma de hardware e de programação (IDE) do Arduino UNO R3.



3. PROCESSAMENTO EM TEMPO REAL

O processamento de dados em tempo real está associado a um fluxo contínuo de

entrada, processamento e saída de informação, que cumpre uma determinada

tarefa computacional, em tempo de execução rígido. O conceito de tempo real não

está restrito a respostas rápidas ou de baixa latência, mas à capacidade de cumprir

requisitos temporais predeterminados, independente da carga computacional a que

este sistema esteja submetido. Algoritmos que implementam leis de controle digital

são típicas ilustrações de processamento que exigem tempo real.

Sistemas embarcados de pequena escala são geralmente implementados

utilizando-se técnicas de programação de baixo nível (bare-metal) quando:

1. O sistema é baseado em microcontroladores de entrada (low end) de baixa

complexidade, baixo poder computacional e com severas limitações de memória,

se mostrando incapazes de suportar implementações de sistemas operacionais.

2. O tempo de inicialização da aplicação é crítico, não sendo possível atingir

este desempenho temporal através do uso de sistemas operacionais.

3. Quando se deseja ter controle direto sobre o hardware, para que se possa

atingir requisitos temporais mais rígidos, como em malhas de controle rápidas.

4. Quando se deseja evitar a sobrecarga de processamento dos sistemas