Sistemas Embarcados II - Prova sobre Interrupcoes e Comunicacao Serial USART STM32VL

SISTEMAS EMBARCADOS II Questão 1 As interrupções são muito utilizadas no mundo dos microcontroladores e dos microprocessadores Um exemplo típico são nossos microcomputadores PC Sempre que pressionamos uma tecla uma interrupção é gerada para o microprocessador solicitando o tratamento desta Assim o PC não é obrigado a varrer constantemente o teclado em busca de uma tecla Porém é claro que para que isso seja feito alguém ou alguma coisa deve fazer esta varredura por ele Isso é feito por um microcontrolador dedicado interno em todos os teclados de PC Assim temos a geração de uma interrupção no processamento central por parte de um periférico Porém para utilizar interrupções é necessário que o projetista compreenda o ciclo de ações implementadas pelo microcontrolador a partir do momento em que uma interrupção aciona o microcontrolador Desta forma apresente todos os passos implementados pelo microcontrolador desde o momento em que uma interrupção ocorre explicando cada um desses passos Questão 2 Considere que um aluno de Sistemas Embarcados II deseja realizar um pequeno programa para compreender a comunicação serial USART de um microcontrolador STM32VL Discovery a Faça o fluxograma do projeto de um microcontrolador que faça a leitura do estado de um led acionado por um botão e envie a palavra ON quando o led estiver aceso b Desenhe o frame da palavra ON considerando uma comunicação Serial com as configurações 192008N2 em transmissão RS232 c Determine o Bef e o Overhead Questão 3 Um engenheiro pretende realizar a comunicação entre dois microcontroladores e dois diferentes periféricos contando com o seguinte sistema representado em hardware Represente o comportamento de todos os pinos do master ao longo de uma comunicação do master 1 com o slave 2 para escrita de 1 byte A Tabela 1 representa o byte presente no registrador de saída de cada dispositivo no momento do início da transmissão Despreze os intervalos de transição de sinal Dispositivo Byte Master 1 10011100 Master 2 01010101 Slave 1 10100101 Slave 2 00111100 Questão 4 Considere um sistema com múltiplos microcontroladores se comunicando por meio de uma rede zigbee Um determinado microcontrolador informa o valor de temperatura lido em uma determinada caldeira que deve ser devidamente escrito em um display conectado a outro microcontrolador da mesma rede Após alguns erros de controle um determinado engenheiro percebeu que a informação escrita no display era consideravelmente diferente daquela enviada originalmente vide Tabela 1 das últimas dez medições realizadas Escreva qual serviço do Kernel de um RTOS é capaz de solucionar este problema e explique como é realizada a solução Temperatura enviada ºC Temperatura Display ºC 098 099 099 000 100 109 099 098 098 000 100 102 102 104 Questão 5 Dois microcontroladores estão operando como mestre e devem realizar uma comunicação I²C para dois periféricos um sensor de temperatura que escreve informações no microcontrolador que requisitou e um painel de LCD que lê informações do microcontrolador que requisitou Considere que simultaneamente um microcontrolador faça uma requisição para leitura do sensor de temperatura end 0xA0 enquanto o segundo microcontrolador realiza uma operação de escrita no painel de LCD end 0x9F Faça um diagrama de tempo representando o processo de arbitragem da comunicação realizada apontando qual dos microcontroladores ganha o processo de arbitragem Questão 6 Descreva cada instrução do código abaixo da linguagem Assembly do ARM e explique a função que o código executa x y e z estão mapeados na memória 0x00 inicio ldr r1x 0x04 ldr r2y 0x08 loop cmp r1r2 0x0C subgt r1r1r2 0x10 sublt r2r2r1 0x14 bne loop 0x18 str r1z 0x1C end Questão 7 O trecho do programa a seguir é um exemplo de função que calcula o nésimo termo da sequência de Fibonacci dada por 1123581321 na qual cada termo subsequente corresponde à soma dos dois termos anteriores com exceção dos dois primeiros termos 1 e 1 O valor de entrada é n n0 e o valor de saída é x que é o nésimo termo n e x estão mapeados na memória 0x00 inicio ldr r0n Carrega o valor de n no registrador r0 0x04 cmp r00x01 Compara r0 com 0x01 0x08 beq termo1 Desvia para termo1 caso positivo 0x0C sub r0r00x01 r0 r0 0x01 0x10 mov r10x01 r1 0x01 0x14 mov r20x01 r2 0x01 0x18 mov r30x01 r3 0x01 0x1C loop cmp r00x01 Compara r0 com 0x01 0x20 beq fim Desvia para fim caso positivo 0x24 sub r0r00x01 r0 r0 0x01 0x28 add r3r1r2 r3 r1 r2 0x2C mov r2r1 r2 r1 0x30 mov r1r3 r1 r3 0x34 b loop desvia para loop 0x38 termo1 mov r30x01 r3 0x01 0x3C fim str r3x armazena o valor de r3 em x 0x40 nop nenhuma operação 0x44 nop nenhuma operação Para n 4 pedese a Realize a execução do programa indicando para cada ciclo de relógio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 0x00 0x04 0x08 0x0C 0x10 0x14 0x18 0x1C 0x20 0x24 0x28 0x2C 0x30 0x34 0x38 0x3C 0x40 0x44 PC r0 r1 r2 r3 Ciclos de Relógio Instruções Registradores i O estágio de cada instrução utilizando a técnica de pipeline veja o exemplo com a seguinte legenda Bbusca Ddecodificação Xexecução ii O endereço de instrução armazenado no registrador PC hexa iii Os valores dos registradores r0 r1 r2 e r3 decimal ao final do ciclo de relógio Utilize a tabela seguinte para escrever sua resolução b Quantos ciclos de relógio são necessários para executar o trecho de programa utilizando a técnica de pipeline E se não fosse utilizado o pipeline Dec Hx Oct Char 0 0 000 NUL null 1 1 001 SOH start of heading 2 2 002 STX start of text 3 3 003 ETX end of text 4 4 004 EOT end of transmission 5 5 005 ENQ enquiry 6 6 006 ACK acknowledge 7 7 007 BEL bell 8 8 010 BS backspace 9 9 011 TAB horizontal tab 10 A 012 LF NL line feed new line 11 B 013 VT vertical tab 12 C 014 FF NP form feed new page 13 D 015 CR carriage return 14 E 016 SO shift out 15 F 017 SI shift in 16 10 020 DLE data link escape 17 11 021 DCL device control 1 18 12 022 DC2 device control 2 19 13 023 DC3 device control 3 20 14 024 DC4 device control 4 21 15 025 NAK negative acknowledge 22 16 026 SYN synchronous idle 23 17 027 ETB end of trans block 24 18 030 CAN cancel 25 19 031 EM end of medium 26 1A 032 SUB substitute 27 1B 033 ESC escape 28 1C 034 FS file separator 29 1D 035 GS group separator 30 1E 036 RS record separator 31 1F 037 US unit separator 32 20 040 32 33 21 041 33 34 22 042 34 35 23 043 35 36 24 044 36 37 25 045 37 38 26 046 38 39 27 047 39 40 28 050 40 41 29 051 41 42 2A 052 42 43 2B 053 43 44 2C 054 44 45 2D 055 45 46 2E 056 46 47 2F 057 47 48 30 060 48 0 49 31 061 49 1 50 32 062 50 2 51 33 063 51 3 52 34 064 52 4 53 35 065 53 5 54 36 066 54 6 55 37 067 55 7 56 38 070 56 8 57 39 071 57 9 58 3A 072 58 59 3B 073 59 60 3C 074 60 61 3D 075 61 62 3E 076 62 63 3F 077 63 64 40 100 64 65 41 101 65 A 66 42 102 66 B 67 43 103 67 C 68 44 104 68 D 69 45 105 69 E 70 46 106 70 F 71 47 107 71 G 72 48 110 72 H 73 49 111 73 I 74 4A 112 74 J 75 4B 113 75 K 76 4C 114 76 L 77 4D 115 77 M 78 4E 116 78 N 79 4F 117 79 O 80 50 120 80 P 81 51 121 81 Q 82 52 122 82 R 83 53 123 83 S 84 54 124 84 T 85 55 125 85 U 86 56 126 86 V 87 57 127 87 W 88 58 130 88 X 89 59 131 89 Y 90 5A 132 90 Z 91 5B 133 91 92 5C 134 92 93 5D 135 93 94 5E 136 94 95 5F 137 95 96 60 140 96 97 61 141 97 a 98 62 142 98 b 99 63 143 99 c 100 64 144 100 d 101 65 145 101 e 102 66 146 102 f 103 67 147 103 g 104 68 150 104 h 105 69 151 105 i 106 6A 152 106 j 107 6B 153 107 k 108 6C 154 108 l 109 6D 155 109 m 110 6E 156 110 n 111 6F 157 111 o 112 70 160 112 p 113 71 161 113 q 114 72 162 114 r 115 73 163 115 s 116 74 164 116 t 117 75 165 117 u 118 76 166 118 v 119 77 167 119 w 120 78 170 120 x 121 79 171 121 y 122 7A 172 122 z 123 7B 173 123 124 7C 174 124 125 7D 175 125 126 7E 176 126 127 7F 177 127 DEL Source wwwLookupTablescom Hexadecimal Binário 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 Hexadecimal Binário 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Fundamentos de Sistema Elétrico de Potencia Questão 1 Uma carga trifásica equilibrada ligada em estrela com neutro de impedância ZN 0510 Ω é alimentada por uma fonte trifásica simétrica de tensão 220380 V As correntes simétricas que percorrem a carga são Ia1 5481157 A Ia2 6441224 A Ia0 3351357 A a Determine as correntes nas fases da carga e a corrente de neutro b Determine o potencial do ponto neutro da carga Questão 2 Duas impedâncias expressas em PU nas bases 100 kVA e 132 kV valem 0540 pu e 1540 pu Determine quanto vale a impedância equivalente às duas associadas em paralelo nas bases 350 kVA e 142 kV Questão 3 Sejam duas cargas em paralelo ligadas em estrela onde uma absorve 10 kVA com FP 08 indutivo e outra 5 kW com FP unitário a Determine a potência aparente total absorvida pelo conjunto de cargas b Determine o FP equivalente do conjunto Questão 4 Seja o diagrama unifilar da figura 1 abaixo Suponha que exista na barra T1 uma carga de 300 Ω e na barra T2 uma outra carga no valor de 1500 Ω e que a chave CH2 seja fechada 400 µs depois de CH1 Se essa linha for energizada na barra FONTE com um degrau de tensão no valor de 50 V fonte ideal determine e esboce graficamente os valores de tensão na barra T1 para um intervalo de tempo de 1 ms Considere que v 3x105 kms Questão 5 Para a linha de transmissão mostrada na figura abaixo operando em 60Hz dois cabos do tipo CAA Duck por fase resistividade do solo igual 500 Ωm Determine a A impedância série de sequência positiva b A reatância indutiva de sequência zero c A reatância capacitiva de sequência positiva Questão 6 Uma linha de transmissão encontrase com tensão na extremidade emissora em 630 kV e na extremidade receptora em 600 kV defasagem de 6 e com corrente de linha medida no lado receptor de 3kA simétrica e em fase com a tensão no receptor Calcule a impedância série da linha despreze os componentes shunt ou seja modele como linha curta considerando a tensão no receptor como referência Questão 7 Seja uma linha de transmissão trifásica 60 Hz com 150 km de comprimento onde a tensão na barra transmissora é de 200kV Seus parâmetros são R01 Ωkm X05 Ωkm e C796 nFkm Modele a linha através de um circuito Pi nominal e determine a corrente na barra transmissora quando a linha estiver em vazio Questão 8 Considere o sistema elétrico de duas barras abaixo onde ZLT001j005 pu Supondo que a tensão na barra 1 seja 1013 pu e a tensão na barra 2 seja 10263 pu determine a O fluxo de potência ativa na linha b As perdas de potência ativa na linha Questão 9 Seja o unifilar abaixo onde ocorreu um curtocircuito trifásico na Barra B A corrente obtida para a falta foi 2000 A Determine a reatância de sequência positiva em ohms e pu do gerador resistência do transformador e gerador desprezíveis Questão 10 Considere o seguinte sistema elétrico O ajuste dos relés foi realizado conforme a tabela a seguir Relé R1 R2 R3 R4 Is Pickup 65 A 70 A 65 A 70 A TMS 012 02 04 03 Curso aplicada Normal Inversa β014e α002 P1 P2 P3 Considerando os seguintes valores de curto circuito monofásico em cada um dos pontos determine Ponto Icc Referente à posição do TC P3 1200 A P2 2500 A P1 3500 A a Se os ajustes dos relés estão configurados de forma correta Caso não estejam corrijaos para valores satisfatórios b Os tempos de atuação de cada relé para as correntes de falta indicadas Caso tenha feito correções nos ajustes use os valores corrigidos Para isso complete a tabela a seguir Tempos de Atuação Falta na Barra B1 B2 B3 R1 R2 R3 Obs Os tempos de atuação da tabela acima devem estar em segundos Questão 11 Indique os principais sistemas de Análise e proteção dos sistemas elétricos apresentando a diferença entre eles e os benefícios