SISTEMAS EMBARCADOS MICROCONTROLADOS E MICROPROCESSADOS: TIPOS, RECURSOS, VANTAGENS E DESVANTAGENS 

TEEE – Sistemas Embarcados (semestre 1-2020)

ARTHUR_MENDES (Líder) 2015009169

FERNANDO_COELHO 2015050263

YOSEPH_SILVA 2015050272

MARCOS_MACHADO 2015038278

PESQUISA 1: SISTEMAS EMBARCADOS MICROCONTROLADOS E MICROPROCESSADOS: TIPOS, RECURSOS, VANTAGENS E DESVANTAGENS 

        Hoje a tecnologia se faz cada vez mais presente em nossas vidas, os produtos eletrônicos que utilizamos em nosso dia a dia, como aparelhos de ar-condicionado, impressoras, aparelho de televisão, smartphones até o simples semáforo possuem capacidade computacional cada vez maior de processamento, trazendo hoje uma tecnologia para dispor maior conforto e praticidade aos usuários. Estes aparelhos geralmente executam uma atividade pré-definida, com isso, os computadores são embutidos aos aparelhos para dedicarem todo o processamento a estas tarefas definidas, com efeito de otimizar o processo a ser executado, e também reduzindo o tamanho do produto. Estes são chamados de sistemas embarcados (ou sistemas embutidos), ou seja, é o uso de processadores (microcontroladores, micro processadores) para realizaram tarefas específicas, em determinados produtos, diferentemente do computador pessoal, que tem o uso voltado para aplicações de forma geral (RAMIREZ & ZEFERINO, 2017).

        Os sistemas embarcados, em comparação com computadores de uso geral, geralmente possuem uma capacidade reduzida de recursos como memória, tela ou teclado, reduzindo assim os custos. Além disso, possuem sistemas operacionais de tempo real sendo armazenado em uma memória ROM ou memória FLASH (SOUZA, 2018).

MICROCONTROLADORES

        Um microcontrolador pode ser definido como um circuito integrado com: unidade central de processamento – CPU, memória de armazenamento de programa, memória para armazenamento de variáveis, conversão analógico/digital e periféricos para comunicação; tudo isso embutido em um só chip, conforme mostra a Figura 1.

Figura 1 - Microcotrolador PIC 16F84A [pic 1]

Fonte: https://www.scharfonline.com.br/microcontrolador-pic-16-f-84a-8-bit-18-pinos-mi-2629/p

Pode-se citar os principais tipos de microcontroladores:

• Microcontroladores Atmel AVR (ATmega, ATtiny, etc.);
• Microcontroladores PIC Microchip Technology (PIC16, PIC24, etc.);
• Microcontroladores baseados em arquitetura ARM; e
• Microcontroladores da série MSP430 (Texas Instruments).

Vale ressaltar ainda que está se disseminando o uso de placas baseadas nestes microcontroladores para uso em ambientes de desenvolvimento, como a plataforma Arduino (desenvolvido com a família de microcontroladores Atmel AVR), o BASIC Stamp (desenvolvido com os microcontroladores PIC), Lego NXT (desenvolvido com os microcontroladores na arquitetura ARM) entre outros. Podemos ainda caracterizar um microcontrolador por quatro propriedades básicas^[1]:

• Frequência do processador - determina a velocidade de operação do microcontrolador;
• capacidade de memória de programa - determina o tamanho do programa que pode ser instalado no microcontrolador;
• capacidade de memória de dados - determina a quantidade de dados que podem ser processados por um programa no microcontrolador;
• número de pinos de entrada/saída e suas funcionalidades - diferentes pinos detêm diferentes funcionalidades;
• número de temporizadores - importantes em aplicações com características temporais importantes; e
• consumo energético - importante no desenvolvimento de aplicações móveis e portáteis.

Dentre as vantagens encontradas nos sistemas embarcados que usam microcontroladores, temos o baixo custo de implementação, pois, a arquitetura de um microcontrolador permite que dentro dele haja todos os componentes para seu funcionamento. Em seu interior, ele incorpora memória, CPU – Central Process Unit e periféricos de entrada e saída em um único chip.^[2]

Uma outra vantagem que pode ser citada é o baixo consumo de energia. Alguns destes dispositivos são alimentados apenas por baterias, onde se espera que o dispositivo dure por 8 ou 10 anos dependendo da aplicação. Assim, ao longo dos anos, engenheiros e fabricantes desenvolveram métodos para o gerenciamento de forma efetiva a energia consumida pelos seus produtos, como modos de suspensão, onde o microcontrolador desativa certos circuitos quando estes não estão em uso. Outra técnica, é a diminuição da frequência do clock, que é alternado entre alta e baixa frequência, dependendo da demanda de processamento.^[3]

Dentre as desvantagens, temos uma menor flexibilidade de manutenção e reposição de peças, devido ao fato dos componentes se encontrarem em um só encapsulamento, sendo necessário, na maioria das vezes, a troca de todo o microcontrolador.  O que não é o caso de sistemas microprocessados, onde os componentes se encontram separados e de fácil acesso para o usuário, que pode fazer manutenções e até melhorias nesse sistema.2

Outra desvantagem é o baixo desempenho, que é limitado ao tamanho do chip de encapsulamento do microcontrolador. Quanto maior a necessidade de processamento, maior será o microcontrolador, e dependendo do sistema, um microcontrolador grande não é viável, haja vista que o sistema poderá sem embarcado em locais insalubres ou equipamentos em que cada grama ou milímetro conta para seu sucesso.2

MICROPROCESSADORES

A aplicação de sistemas embarcados com a utilização de processadores está em expansão contínua, com os System-on-Chip (SoCs), conforme mostra a Figura 2, tendo um papel importante nesta ascensão. Aplicações antes tradicionalmente desenvolvidas em microcontroladores, passaram a ser dominadas por chips baseados em arquitetura ARM, como o Exynos Samsung, Texas Instruments OMAP ou Snapdragon. Entre os motivos que servem de motor para essa tendência está a produção em larga escala dos processadores, que ocasionou a queda considerável nos preços dos mesmos, tornando a escola dos mesmos em projetos mais viável.