Texto de pré-visualização
Contexto Na concepção de muitas pessoas o computador é Desktop Notebook Tablet ou Smartphone Entretanto esse pensamento é equivocado já que o computador não corresponde somente aos modelos citados pois ele está incorporado também nos mais variados equipamentos desde TVs até automóveis Esses computadores são denominados de computadores ou sistemas embarcados Cada vez mais o computador está presente no nosso diaadia nos ajudando e auxiliando em várias atividades proporcionando algum tipo de benefício Um equipamento que representa bem essa categoria é o telefone celular que permite a comunicação de maneira móvel e ágil Entretanto algumas pessoas se surpreendem quando descobrem que o celular é em última análise um computador com uma função específica que no caso é para a comunicação Os computadores do tipo sistemas embarcados representam uma grande parcela do universo dos computadores e que são negligenciados pela maioria das pessoas até mesmo por uma parcela de profissionais da área Problemática Elabore um estudo explicando tecnicamente o que são Sistemas Embarcados exemplificando por meio de um equipamento real descrevendo as características técnicas arquitetura interna e os principais componentes processador memória dispositivos etc Observações A resposta deve ter e citar as referências bibliográficas que embasam e fundamentam a solução apresentada A entrega da atividade de ser no formato de um arquivo PDF contendo o seu Nome e RA do aluno e a soluçãoresolução do estudo de caso É importante destacar a resolução não pode ser simplesmente uma resposta trivial pois se espera que o estudante aprofunde os estudos e demonstre que compreendeu os conceitos envolvidos naquele problema Salientase ainda que a resposta não pode ser de hipótese alguma cópia de material da internet pois isso configura plágio Contexto Na concepção de muitas pessoas o computador é Desktop Notebook Tablet ou Smartphone Entretanto esse pensamento é equivocado já que o computador não corresponde somente aos modelos citados pois ele está incorporado também nos mais variados equipamentos desde TVs até automóveis Esses computadores são denominados de computadores ou sistemas embarcados Cada vez mais o computador está presente no nosso diaadia nos ajudando e auxiliando em várias atividades proporcionando algum tipo de benefício Um equipamento que representa bem essa categoria é o telefone celular que permite a comunicação de maneira móvel e ágil Entretanto algumas pessoas se surpreendem quando descobrem que o celular é em última análise um computador com uma função específica que no caso é para a comunicação Os computadores do tipo sistemas embarcados representam uma grande parcela do universo dos computadores e que são negligenciados pela maioria das pessoas até mesmo por uma parcela de profissionais da área Problemática Elabore um estudo explicando tecnicamente o que são Sistemas Embarcados exemplificando por meio de um equipamento real descrevendo as características técnicas arquitetura interna e os principais componentes processador memória dispositivos etc Observações A resposta deve ter e citar as referências bibliográficas que embasam e fundamentam a solução apresentada A entrega da atividade de ser no formato de um arquivo PDF contendo o seu Nome e RA do aluno e a soluçãoresolução do estudo de caso CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIDOMBOSCO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PAULO ALVES QUARESMA RA 22204167 SISTEMAS EMBARCADOS UMA ABORDAGEM TÉCNICA A PARTIR DE UM EQUIPAMENTO REAL 2025 1 PAULO ALVES QUARESMA RA 22204167 SISTEMAS EMBARCADOS UMA ABORDAGEM TÉCNICA A PARTIR DE UM EQUIPAMENTO REAL Trabalho apresentado à disciplina de Arquitetura de Computadores como parte das exigências para a con clusão do semestre no curso de Engenharia Elétrica da UNIDOMBOSCO sob orientação de Prof DR ENG Edson Pedro Ferlin 2025 2 Sumário 1 Introdução 5 2 O que são Sistemas Embarcados 5 3 Exemplo Prático Smartphone Android 6 4 Arquitetura e Componentes 6 41 Processador 7 42 Memória 7 43 Dispositivos de Entrada e Saída 7 44 Sistema Operacional 7 5 Características Técnicas 8 6 Conclusão 9 7 Referências 10 3 Lista de Figuras 1 Exemplo de arquitetura de um sistema embarcado 8 Lista de Tabelas 1 Comparação entre sistemas embarcados e computadores de uso geral 6 4 1 INTRODUÇÃO Ao longo dos últimos anos tornouse cada vez mais comum encontrar com putadores integrados a objetos do cotidiano que à primeira vista não se relacionam diretamente com a computação Itens como televisores carros geladeiras e até sis temas de irrigação automatizados são exemplos de dispositivos que funcionam com o auxílio de circuitos inteligentes Esse tipo de sistema recebe o nome de sistema embarcado De forma geral sistemas embarcados são desenvolvidos para desempenhar uma função específica dentro de um produto maior atuando com eficiência e muitas vezes sem a percepção direta do usuário Em contextos industriais médicos e domésticos sua presença é fundamental para a automação e o controle de processos Como destaca Wolf 2012 a integração entre hardware e software embarcado é uma das chaves para o avanço das tecnologias modernas permitindo soluções compactas rápidas e confiáveis Este trabalho tem como proposta explorar o conceito de sistemas embarca dos sob uma perspectiva técnica abordando seus principais componentes e estrutura de funcionamento Para ilustrar a aplicação prática dessa tecnologia será apresen tado um exemplo real relacionando a teoria à prática na área da engenharia elétrica 2 O QUE SÃO SISTEMAS EMBARCADOS Diferentemente dos computadores tradicionais projetados para atender a múltiplas finalidades os sistemas embarcados são desenvolvidos com um propósito específico Eles estão presentes em diversos equipamentos eletrônicos e atuam de forma silenciosa controlando funções essenciais com agilidade e precisão Esse tipo de sistema combina componentes de hardware e software em uma arquitetura voltada à execução de uma única tarefa ou de um conjunto restrito de operações Na maioria dos casos essas tarefas precisam ser executadas em tempo real e com alto grau de confiabilidade como ocorre em dispositivos médicos sistemas de freio automotivo e controladores industriais Segundo Heath 2002 o projeto de um sistema embarcado exige que seus recursos sejam otimizados ao máximo considerando restrições como consumo de energia espaço físico capacidade de processamento e tempo de resposta 5 Tabela 1 Comparação entre sistemas embarcados e computadores de uso geral Sistemas Embarcados Computadores de Uso Geral Função específica e dedicada Uso multitarefa e geral Baixo consumo de energia Consumo energético elevado Alta confiabilidade e tempo real Flexibilidade e maior poder com putacional Integrado ao produto final Equipamento separado do sis tema Restrição de espaço e recursos Recurso abundante e expansível 3 EXEMPLO PRÁTICO SMARTPHONE ANDROID Embora seja comumente associado a computadores portáteis de uso geral o smartphone Android pode ser caracterizado como um sistema embarcado complexo Isso porque ele reúne em um único dispositivo uma série de funcionalidades espe cíficas controladas por componentes integrados que trabalham de forma coordenada para viabilizar comunicação processamento e interação com o usuário Ao contrário de um computador tradicional o smartphone possui recur sos otimizados para operar em tempo real com baixo consumo de energia e alta densidade de funções Sua arquitetura é composta por um conjunto de módulos embarcados como sensores processadores ARM controladores de energia e dispo sitivos de entrada e saída todos gerenciados por um sistema operacional adaptado o Android Segundo Wolf 2012 dispositivos móveis como os smartphones são exem plos sofisticados de sistemas embarcados pois integram hardware e software dedi cados para aplicações específicas ainda que apresentem versatilidade funcional a partir da configuração do sistema A seguir detalhamse os principais elementos arquiteturais que tornam o smartphone Android um exemplo representativo de sistema embarcado moderno 4 ARQUITETURA E COMPONENTES A estrutura interna de um smartphone Android revela um sistema embar cado altamente sofisticado no qual diversos componentes trabalham de forma inte grada para garantir o funcionamento contínuo do dispositivo A seguir são descritos os principais elementos que compõem essa arquitetura 6 41 Processador O processador utilizado em smartphones geralmente pertence à família ARM CortexA conhecida por sua eficiência energética e capacidade de proces samento em múltiplos núcleos Essa arquitetura baseada em instruções RISC Re duced Instruction Set Computer foi projetada para proporcionar desempenho ele vado com consumo mínimo sendo ideal para dispositivos móveis que operam com restrições de bateria WOLF 2012 42 Memória Os sistemas embarcados presentes em smartphones utilizam dois tipos dis tintos de memória Memória RAM do tipo volátil é responsável por armazenar temporaria mente os dados de aplicativos em execução permitindo acesso rápido pelo processador Memória Flash de natureza não volátil armazena de forma permanente o sistema operacional os aplicativos instalados e os arquivos do usuário mesmo quando o dispositivo está desligado 43 Dispositivos de Entrada e Saída Para permitir a interação do usuário com o sistema o smartphone conta com uma série de dispositivos de entrada e saída Dentre os mais relevantes destacamse a tela sensível ao toque touchscreen os sensores de proximidade e luminosidade os acelerômetros giroscópios microfones altofalantes câmeras e o módulo de GPS Todos esses componentes são gerenciados pelo sistema embarcado de forma coorde nada e eficiente 44 Sistema Operacional O sistema operacional Android baseado no núcleo Linux foi desenvolvido especificamente para atender às demandas de dispositivos móveis Sua função é gerenciar os recursos de hardware permitir a execução de aplicativos e garantir a comunicação entre os diferentes componentes do sistema Como observa Heath 7 2002 a escolha do sistema operacional em ambientes embarcados influencia di retamente no desempenho no consumo de energia e na capacidade de resposta do dispositivo Figura 1 Exemplo de arquitetura de um sistema embarcado 5 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Entre as principais características dos sistemas embarcados aplicados em smartphones destacamse Eficiência energética projetados para operar por longos períodos com con sumo mínimo de bateria Operação em tempo real muitos processos exigem respostas imediatas como o reconhecimento de toques ou a captura de imagens Alta confiabilidade o sistema precisa funcionar de maneira estável e previ sível mesmo após longos períodos de uso contínuo Integração modular o smartphone incorpora sensores atuadores antenas interfaces gráficas e de rede em um único dispositivo compacto 8 6 CONCLUSÃO O estudo dos sistemas embarcados revela a importância crescente desses dispositivos no contexto tecnológico atual Ao integrarem hardware e software em soluções compactas e direcionadas esses sistemas tornam possível a automação de processos a otimização de recursos e a criação de produtos mais eficientes e inteli gentes A análise técnica de um smartphone Android como exemplo prático per mitiu compreender de forma mais concreta como se dá a organização interna de um sistema embarcado desde o processador até os módulos de entrada e saída Ficou evidente que mesmo em dispositivos amplamente utilizados no cotidiano há um alto nível de complexidade e especialização envolvido em sua construção e funciona mento Para os profissionais da Engenharia Elétrica compreender os fundamentos e aplicações dos sistemas embarcados é essencial já que essa área influencia direta mente o desenvolvimento de tecnologias em diversos setores como telecomunicações saúde indústria e transportes Dessa forma o domínio desse conhecimento amplia as possibilidades de atuação técnica e inovadora no mercado 9 7 REFERÊNCIAS WOLF Wayne Computers as Components Principles of Embedded Compu ting System Design 3 ed Burlington Morgan Kaufmann 2012 HEATH Steve Embedded Systems Design 2 ed Oxford Newnes 2002 10
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Contexto Na concepção de muitas pessoas o computador é Desktop Notebook Tablet ou Smartphone Entretanto esse pensamento é equivocado já que o computador não corresponde somente aos modelos citados pois ele está incorporado também nos mais variados equipamentos desde TVs até automóveis Esses computadores são denominados de computadores ou sistemas embarcados Cada vez mais o computador está presente no nosso diaadia nos ajudando e auxiliando em várias atividades proporcionando algum tipo de benefício Um equipamento que representa bem essa categoria é o telefone celular que permite a comunicação de maneira móvel e ágil Entretanto algumas pessoas se surpreendem quando descobrem que o celular é em última análise um computador com uma função específica que no caso é para a comunicação Os computadores do tipo sistemas embarcados representam uma grande parcela do universo dos computadores e que são negligenciados pela maioria das pessoas até mesmo por uma parcela de profissionais da área Problemática Elabore um estudo explicando tecnicamente o que são Sistemas Embarcados exemplificando por meio de um equipamento real descrevendo as características técnicas arquitetura interna e os principais componentes processador memória dispositivos etc Observações A resposta deve ter e citar as referências bibliográficas que embasam e fundamentam a solução apresentada A entrega da atividade de ser no formato de um arquivo PDF contendo o seu Nome e RA do aluno e a soluçãoresolução do estudo de caso É importante destacar a resolução não pode ser simplesmente uma resposta trivial pois se espera que o estudante aprofunde os estudos e demonstre que compreendeu os conceitos envolvidos naquele problema Salientase ainda que a resposta não pode ser de hipótese alguma cópia de material da internet pois isso configura plágio Contexto Na concepção de muitas pessoas o computador é Desktop Notebook Tablet ou Smartphone Entretanto esse pensamento é equivocado já que o computador não corresponde somente aos modelos citados pois ele está incorporado também nos mais variados equipamentos desde TVs até automóveis Esses computadores são denominados de computadores ou sistemas embarcados Cada vez mais o computador está presente no nosso diaadia nos ajudando e auxiliando em várias atividades proporcionando algum tipo de benefício Um equipamento que representa bem essa categoria é o telefone celular que permite a comunicação de maneira móvel e ágil Entretanto algumas pessoas se surpreendem quando descobrem que o celular é em última análise um computador com uma função específica que no caso é para a comunicação Os computadores do tipo sistemas embarcados representam uma grande parcela do universo dos computadores e que são negligenciados pela maioria das pessoas até mesmo por uma parcela de profissionais da área Problemática Elabore um estudo explicando tecnicamente o que são Sistemas Embarcados exemplificando por meio de um equipamento real descrevendo as características técnicas arquitetura interna e os principais componentes processador memória dispositivos etc Observações A resposta deve ter e citar as referências bibliográficas que embasam e fundamentam a solução apresentada A entrega da atividade de ser no formato de um arquivo PDF contendo o seu Nome e RA do aluno e a soluçãoresolução do estudo de caso CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIDOMBOSCO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PAULO ALVES QUARESMA RA 22204167 SISTEMAS EMBARCADOS UMA ABORDAGEM TÉCNICA A PARTIR DE UM EQUIPAMENTO REAL 2025 1 PAULO ALVES QUARESMA RA 22204167 SISTEMAS EMBARCADOS UMA ABORDAGEM TÉCNICA A PARTIR DE UM EQUIPAMENTO REAL Trabalho apresentado à disciplina de Arquitetura de Computadores como parte das exigências para a con clusão do semestre no curso de Engenharia Elétrica da UNIDOMBOSCO sob orientação de Prof DR ENG Edson Pedro Ferlin 2025 2 Sumário 1 Introdução 5 2 O que são Sistemas Embarcados 5 3 Exemplo Prático Smartphone Android 6 4 Arquitetura e Componentes 6 41 Processador 7 42 Memória 7 43 Dispositivos de Entrada e Saída 7 44 Sistema Operacional 7 5 Características Técnicas 8 6 Conclusão 9 7 Referências 10 3 Lista de Figuras 1 Exemplo de arquitetura de um sistema embarcado 8 Lista de Tabelas 1 Comparação entre sistemas embarcados e computadores de uso geral 6 4 1 INTRODUÇÃO Ao longo dos últimos anos tornouse cada vez mais comum encontrar com putadores integrados a objetos do cotidiano que à primeira vista não se relacionam diretamente com a computação Itens como televisores carros geladeiras e até sis temas de irrigação automatizados são exemplos de dispositivos que funcionam com o auxílio de circuitos inteligentes Esse tipo de sistema recebe o nome de sistema embarcado De forma geral sistemas embarcados são desenvolvidos para desempenhar uma função específica dentro de um produto maior atuando com eficiência e muitas vezes sem a percepção direta do usuário Em contextos industriais médicos e domésticos sua presença é fundamental para a automação e o controle de processos Como destaca Wolf 2012 a integração entre hardware e software embarcado é uma das chaves para o avanço das tecnologias modernas permitindo soluções compactas rápidas e confiáveis Este trabalho tem como proposta explorar o conceito de sistemas embarca dos sob uma perspectiva técnica abordando seus principais componentes e estrutura de funcionamento Para ilustrar a aplicação prática dessa tecnologia será apresen tado um exemplo real relacionando a teoria à prática na área da engenharia elétrica 2 O QUE SÃO SISTEMAS EMBARCADOS Diferentemente dos computadores tradicionais projetados para atender a múltiplas finalidades os sistemas embarcados são desenvolvidos com um propósito específico Eles estão presentes em diversos equipamentos eletrônicos e atuam de forma silenciosa controlando funções essenciais com agilidade e precisão Esse tipo de sistema combina componentes de hardware e software em uma arquitetura voltada à execução de uma única tarefa ou de um conjunto restrito de operações Na maioria dos casos essas tarefas precisam ser executadas em tempo real e com alto grau de confiabilidade como ocorre em dispositivos médicos sistemas de freio automotivo e controladores industriais Segundo Heath 2002 o projeto de um sistema embarcado exige que seus recursos sejam otimizados ao máximo considerando restrições como consumo de energia espaço físico capacidade de processamento e tempo de resposta 5 Tabela 1 Comparação entre sistemas embarcados e computadores de uso geral Sistemas Embarcados Computadores de Uso Geral Função específica e dedicada Uso multitarefa e geral Baixo consumo de energia Consumo energético elevado Alta confiabilidade e tempo real Flexibilidade e maior poder com putacional Integrado ao produto final Equipamento separado do sis tema Restrição de espaço e recursos Recurso abundante e expansível 3 EXEMPLO PRÁTICO SMARTPHONE ANDROID Embora seja comumente associado a computadores portáteis de uso geral o smartphone Android pode ser caracterizado como um sistema embarcado complexo Isso porque ele reúne em um único dispositivo uma série de funcionalidades espe cíficas controladas por componentes integrados que trabalham de forma coordenada para viabilizar comunicação processamento e interação com o usuário Ao contrário de um computador tradicional o smartphone possui recur sos otimizados para operar em tempo real com baixo consumo de energia e alta densidade de funções Sua arquitetura é composta por um conjunto de módulos embarcados como sensores processadores ARM controladores de energia e dispo sitivos de entrada e saída todos gerenciados por um sistema operacional adaptado o Android Segundo Wolf 2012 dispositivos móveis como os smartphones são exem plos sofisticados de sistemas embarcados pois integram hardware e software dedi cados para aplicações específicas ainda que apresentem versatilidade funcional a partir da configuração do sistema A seguir detalhamse os principais elementos arquiteturais que tornam o smartphone Android um exemplo representativo de sistema embarcado moderno 4 ARQUITETURA E COMPONENTES A estrutura interna de um smartphone Android revela um sistema embar cado altamente sofisticado no qual diversos componentes trabalham de forma inte grada para garantir o funcionamento contínuo do dispositivo A seguir são descritos os principais elementos que compõem essa arquitetura 6 41 Processador O processador utilizado em smartphones geralmente pertence à família ARM CortexA conhecida por sua eficiência energética e capacidade de proces samento em múltiplos núcleos Essa arquitetura baseada em instruções RISC Re duced Instruction Set Computer foi projetada para proporcionar desempenho ele vado com consumo mínimo sendo ideal para dispositivos móveis que operam com restrições de bateria WOLF 2012 42 Memória Os sistemas embarcados presentes em smartphones utilizam dois tipos dis tintos de memória Memória RAM do tipo volátil é responsável por armazenar temporaria mente os dados de aplicativos em execução permitindo acesso rápido pelo processador Memória Flash de natureza não volátil armazena de forma permanente o sistema operacional os aplicativos instalados e os arquivos do usuário mesmo quando o dispositivo está desligado 43 Dispositivos de Entrada e Saída Para permitir a interação do usuário com o sistema o smartphone conta com uma série de dispositivos de entrada e saída Dentre os mais relevantes destacamse a tela sensível ao toque touchscreen os sensores de proximidade e luminosidade os acelerômetros giroscópios microfones altofalantes câmeras e o módulo de GPS Todos esses componentes são gerenciados pelo sistema embarcado de forma coorde nada e eficiente 44 Sistema Operacional O sistema operacional Android baseado no núcleo Linux foi desenvolvido especificamente para atender às demandas de dispositivos móveis Sua função é gerenciar os recursos de hardware permitir a execução de aplicativos e garantir a comunicação entre os diferentes componentes do sistema Como observa Heath 7 2002 a escolha do sistema operacional em ambientes embarcados influencia di retamente no desempenho no consumo de energia e na capacidade de resposta do dispositivo Figura 1 Exemplo de arquitetura de um sistema embarcado 5 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Entre as principais características dos sistemas embarcados aplicados em smartphones destacamse Eficiência energética projetados para operar por longos períodos com con sumo mínimo de bateria Operação em tempo real muitos processos exigem respostas imediatas como o reconhecimento de toques ou a captura de imagens Alta confiabilidade o sistema precisa funcionar de maneira estável e previ sível mesmo após longos períodos de uso contínuo Integração modular o smartphone incorpora sensores atuadores antenas interfaces gráficas e de rede em um único dispositivo compacto 8 6 CONCLUSÃO O estudo dos sistemas embarcados revela a importância crescente desses dispositivos no contexto tecnológico atual Ao integrarem hardware e software em soluções compactas e direcionadas esses sistemas tornam possível a automação de processos a otimização de recursos e a criação de produtos mais eficientes e inteli gentes A análise técnica de um smartphone Android como exemplo prático per mitiu compreender de forma mais concreta como se dá a organização interna de um sistema embarcado desde o processador até os módulos de entrada e saída Ficou evidente que mesmo em dispositivos amplamente utilizados no cotidiano há um alto nível de complexidade e especialização envolvido em sua construção e funciona mento Para os profissionais da Engenharia Elétrica compreender os fundamentos e aplicações dos sistemas embarcados é essencial já que essa área influencia direta mente o desenvolvimento de tecnologias em diversos setores como telecomunicações saúde indústria e transportes Dessa forma o domínio desse conhecimento amplia as possibilidades de atuação técnica e inovadora no mercado 9 7 REFERÊNCIAS WOLF Wayne Computers as Components Principles of Embedded Compu ting System Design 3 ed Burlington Morgan Kaufmann 2012 HEATH Steve Embedded Systems Design 2 ed Oxford Newnes 2002 10