A tecnologia hoje está presente em praticamente tudo o que fazemos, seja em casa ou no trabalho. E, apesar de não ser um termo tão conhecido do público em geral, os códigos embarcados são fundamentais para que todo dispositivo eletrônico funcione corretamente.
Também chamada de sistemas embarcados, essa tecnologia permite que equipamentos realizem, de forma inteligente, tarefas específicas programadas em um ambiente virtual com diferentes níveis de complexidade.
Seu uso é bastante variado, podendo integrar desde relógios digitais, semáforos e até modernos aviões.
Neste artigo, você vai entender o que são e quais as aplicações dos códigos embarcados.
Acompanhe!
O que são códigos embarcados?
Códigos embarcados são programações computacionais feitas em microprocessadores alocados (“embarcados”) em equipamentos eletrônicos.
Esses microprocessadores são controlados por softwares projetados para desempenhar uma função dedicada ou servir a uma aplicação específica, seja inserida em um sistema independente ou como parte integrante de um sistema maior.
Os dispositivos que utilizam sistema embarcado são os mais diversos possíveis, desde smartwatches (relógios digitais), celulares e microondas, até veículos híbridos.
No núcleo desses sistemas está o microcontrolador – um chip inteligente de circuito integrado único – com processador, memória e periféricos programáveis de entrada e saída, que é projetado para controlar equipamentos a partir das informações recebidas em tempo real.
A grande maioria de todos os microprocessadores fabricados no mundo são usados em sistemas embarcados.
A complexidade de um sistema embarcado depende de seu tamanho e da tarefa para a qual ele foi projetado. Assim, os códigos podem variar entre um único microcontrolador ou um conjunto de processadores, com periféricos e redes conectados.
Como funcionam sistemas embarcados?
Como dissemos acima, os sistemas embarcados são gerenciados por microcontroladores, mas também podem ser comandados por processadores de sinais digitais (DSP), tecnologias de GPU, matrizes de portas programáveis em campo (FPGA), circuitos integrados específicos de aplicativos (ASIC) e matrizes de portas.
Todos esses sistemas de processamento são integrados a componentes dedicados ao tratamento de interfaces elétricas e mecânicas.
Dessa forma, o conjunto de instruções operacionais dos sistemas embarcados, conhecidas como firmware, são armazenadas em memórias ROM (Read-Only Memory ou Memória Somente de Leitura) ou em chips de memória flash, rodando com recursos limitados de hardware.
Assim, os embedded systems (sistemas embarcados) se ligam com o mundo externo por meio de periféricos, conectando dispositivos de entrada e saída, como cartões SD, Compact Flash, rede ethernet e interfaces wireless, a exemplo do Bluetooth, entre outros.
A estrutura básica que compõe um sistema embarcado simples, com dispositivos de entrada e saída e sistema interno de processamento, inclui os seguintes componentes:
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Sensor: O sensor é capaz de detectar e converter um evento ou alteração em um sinal elétrico, que será processado pelo sistema embarcado e utilizado para realização de alguma tarefa.
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Conversor AD: Um conversor analógico-digital converte o sinal analógico enviado pelo sensor em um sinal digital.
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Conversor DA: Um conversor digital-analógico altera os dados digitais alimentados pelo processador para dados analógicos.
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Atuador: Um atuador compara a saída fornecida pelo Conversor DA com a saída real armazenada, para controlar os processos e aprovar uma saída.
Códigos embarcados: principais aplicações
Os códigos embarcados são fundamentais para todo sistema mecânico e elétrico e desempenham um papel essencial nos avanços tecnológicos da sociedade. Isso porque os embedded systems estão presentes nos mais variados equipamentos e dispositivos que utilizamos em nossa vida cotidiana.
Esse tipo de sistema é aplicado, por exemplo, em centrais para controle de temperatura. Os códigos embarcados são utilizados para que o usuário possa ajustar a temperatura de cada ambiente onde a central atua.
Além disso, os sistemas embarcados também estão presentes em caixas eletrônicos, ao mostrar os dados de uma transação enquanto processa as entradas do teclado localizado na máquina, ao mesmo tempo em que se comunica com o banco por meio de uma rede.
Smartwatches que rastreiam o condicionamento físico do usuário também são baseados em códigos embarcados. Assim, o dispositivo é capaz de monitorar atividades e coletar dados como frequência cardíaca, quantidade de passos, calorias queimadas, temperatura corporal, etc.
Da mesma forma, todo tipo de aparelho telefônico utiliza sistemas embarcados para facilitar a comunicação.
E, esses sistemas não se concentram apenas em dispositivos pequenos. Veículos elétricos e híbridos utilizam embedded system para aumentar a eficiência e diminuir a poluição, seja através de sistemas de freio antitravamento (ABS), Controle Eletrônico de Estabilidade (ESC/ESP), controle de tração (TCS) e tração automática nas quatro rodas.
Sistemas embarcados em tempo real
Os sistemas embarcados em tempo real têm o objetivo de executar múltiplas tarefas simultaneamente, definindo com antecedência o tempo de resposta a um evento. Apesar do termo “tempo real”, a velocidade de resposta de um sistema desse tipo nem sempre precisa ser elevada.
Alguns exemplos de aplicação dessa modalidade são:
- Detecção de velocidade em rodovias: Permite verificar a velocidade dos veículos e alertar as autoridades em caso de violação da lei.
- Controle de semáforos: Aqui, o sistema embarcado atua com base na densidade de tráfego em cada cruzamento, determinando a mudança do sinal.
- Controle de iluminação: O sistema pode ser utilizado para controlar de forma automática a iluminação pública baseada em LED, usando energia solar de painéis fotovoltaicos.
Além disso, um sistema embarcado em tempo real pode ser aplicado em projetos de automação residencial, controle de temperatura industrial e muito mais.
Códigos embarcados com MATLAB e Simulink
Para realizar projetos com códigos embarcados – sejam eles simples ou da mais alta complexidade – é fundamental contar com ferramentas eficientes, adequadas e fáceis de usar.
O MATLAB e o Simulink são ideais para isso. Afinal, com um comando você consegue gerar códigos e executá-los no hardware. Além disso, com os softwares oferecidos pela OPENCADD você projetar, codificar e verificar seu sistema embarcado desde a prototipagem até a produção.
Algumas das possibilidades que o MATLAB e o Simulink oferecem a você em projetos de sistema embarcado são:
- Gerar código C, C++, CUDA, Verilog, VHDL e texto estruturado otimizados.
- Utilizar ferramentas de projeto flutuantes e de ponto fixo para fazer compensações entre custo e desempenho.
- Verificar e criar o perfil do código gerado usando testes in-the-loop.
- Seguir padrões como AUTOSAR, ISO 26262, DO-178, MISRA C e CERT C.
- Prototipar placas populares de Arduino a Zynq, usando complementos de pacote de suporte de hardware.
Se você deseja conhecer mais sobre o MATLAB e o Simulink e o que essas ferramentas podem oferecer para seus sistemas embarcados, a OPENCADD te convida a fazer um teste grátis de 30 dias.
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