Sistema embarcado é uma tecnologia moderna onde equipamentos conseguem realizar, de forma inteligente, tarefas específicas programadas em um ambiente virtual com diferentes níveis de complexidade.
Os códigos gerados por esses sistemas podem ser integrados em uma grande variedade de dispositivos, que vão desde relógios digitais, semáforos e até modernos aviões.
Neste artigo, você vai conhecer os diversos tipos de sistemas embarcados e entender como e onde cada um deles pode ser usado.
Acompanhe!
A importância dos sistemas embarcados
Sistemas embarcados são programações computacionais desenvolvidas por meio dos chamados códigos embarcados, 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. No núcleo desses sistemas está o microcontrolador – um chip inteligente de circuito integrado único – com processador, memória e periféricos programáveis de entrada e saída, projetado para controlar equipamentos a partir das informações recebidas em tempo real.
A complexidade de um sistema embarcado depende de seu tamanho e da tarefa para a qual ele foi projetado. Já o conjunto de instruções operacionais que ele recebe, conhecidas como firmware, são armazenadas em memórias ROM ou flash.
Assim, os códigos podem variar entre um único microcontrolador ou um conjunto de processadores, que são conectados com o mundo externo por meio de periféricos e redes conectadas, como cartões SD, Compact Flash, rede ethernet e interfaces wireless, a exemplo do Bluetooth, entre outros.
Onde os sistemas embarcados são utilizados?
Os sistemas embarcados são fundamentais para todo componente 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 programados 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. Assim como 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.
Quais os tipos de sistemas embarcados?
Os tipos de sistemas embarcados são classificados com base tanto no seu desempenho e requisitos funcionais quanto no desempenho do microcontrolador. Como dissemos anteriormente, o microcontrolador é um chip inteligente projetado para controlar equipamentos a partir das informações recebidas em tempo real. Já os requisitos funcionais dependem do que o sistema foi projetado para fazer.
Dessa forma, os principais tipos de sistema embarcado com base nos requisitos funcionais são:
Sistemas integrados autônomos
Neste tipo de sistema embarcado, não são necessários computadores ou um processadores. O código é executado sozinho, exibindo dados e fazendo as alterações necessárias no próprio dispositivo em que está conectado.
Mesmo sem o comando de um processador, os sistemas integrados autônomos oferecem flexibilidade e eficiência. Alguns exemplos desse modelo são as máquinas de lavar, telefones celulares ou quaisquer outros sistemas que funcionem sem a ajuda de um computador.
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.
Nesta categoria, existem dois modelos distintos:
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Soft Embedded System: Aqui, os processos são definidos como a tarefa principal e o tempo de resposta não é considerado prioritário. E, ainda que esse prazo seja descumprido, a falta de processos não deve acontecer.
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Hard Embedded System: Neste caso, o prazo para se cumprir a tarefa não pode ser perdido. Como não há memória permanente, os processos devem ser executados corretamente desde a primeira vez. Um exemplo de Hard Embedded System são os sistemas de controle de aeronave.
Sistemas integrados de rede
Em um sistema integrado de rede, um microprocessador controla o programa em execução, formando uma rede. Essa rede pode ser LAN ou WAN e conexão com fio ou sem fio. Além disso, toda rede é controlada e acessada com a ajuda de um navegador web. Pela flexibilidade e facilidade de conexão, é um dos sistemas embarcados que mais crescem atualmente.
Alguns exemplos desse modelo são os sistemas de segurança em escritórios ou parques tecnológicos e caixas eletrônicos.
Sistemas embarcados móveis
Os sistemas embarcados móveis são portáteis e práticos, assim exigem menos recursos, com memória e funcionalidade limitados. Por conta disso, é um dos modelos mais utilizados no mercado. Alguns exemplos são os telefones celulares, laptops e calculadoras.
Já os sistemas embarcados baseados em desempenho e microcontrolador são divididos em 3 tipos:
1. Sistemas incorporados de pequena escala
Neste modelo é utilizado um microcontrolador de 8 ou 16 bits, que pode ser alimentado por bateria. O processador também usa recursos limitados de memória e velocidade. Aqui, o sistema não trabalha de forma independente e se dedica a uma tarefa específica.
2. Sistemas incorporados de média escala
Esse sistema usa um microcontrolador de 16 ou 32 bits e a integração entre hardware e software é mais complexa. As linguagens de programação utilizadas para desenvolver esse modelo são Java, C e C++, assim como diferentes tipos de ferramentas de software, como compilador e simulador. Sistemas de média escala podem ser incorporados em aplicativos de ponta com grande memória e processamento de dados.
3. Sistemas incorporados sofisticados ou complexos
Esses sistemas são projetados usando vários microcontroladores de 32 ou 64 bits e são desenvolvidos para executar funções complexas de grande escala. Desenvolvido com alta complexidade de hardware e software, esses sistemas exigem muita memória, processadores escaláveis e IPs. São usados em projetos com telas gráficas, touchpads e outros dispositivos onde software e hardware são igualmente necessários para o desempenho.
MATLAB e Simulink: código C e C++ otimizado para sistemas embarcados
O MATLAB e o Simulink são ferramentas ideais para você desenvolver seu projeto com sistemas embarcados. Isso porque os softwares contam com codificador embutido, o Embedded Coder, que gera código C e C++ legível, compacto e rápido para processadores embarcados usados na produção em massa.
Saiba mais sobre Geração de Códigos C/C++ com MATLAB e Simulink
O codificador possui otimizações avançadas para controle preciso das funções, arquivos e dados gerados. Além disso, o código gerado é portátil e pode ser compilado e executado em qualquer processador. Ainda oferece pacotes de suporte com drivers de dispositivo para hardware específico.
O Embedded Coder oferece suporte integrado aos padrões de software AUTOSAR , MISRA C ® e ASAP2. Ele também fornece relatórios de rastreabilidade, documentação de código e verificação automatizada de software para dar suporte ao desenvolvimento de software DO-178 , IEC 61508 e ISO 26262.
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