A tecnologia está presente em quase tudo o que fazemos no nosso cotidiano, seja em casa ou no trabalho. Embora não seja um termo amplamente reconhecido pelo público geral, os códigos embarcados são fundamentais para o funcionamento de diversos dispositivos eletrônicos que usamos, desde simples relógios digitais até sistemas mais complexos, como os que controlam veículos híbridos e aviões modernos.
Neste artigo, exploramos o que são códigos embarcados, como eles funcionam e suas diversas aplicações em diferentes dispositivos e sistemas.
O que são códigos embarcados?
Os códigos embarcados são programações específicas desenvolvidas para microprocessadores integrados, conhecidos como microcontroladores, que são alocados em dispositivos eletrônicos. Esses microcontroladores são programados para executar funções dedicadas ou tarefas específicas, tanto em sistemas independentes quanto como parte de um sistema maior.
Esses sistemas são utilizados em uma variedade de dispositivos, como smartwatches, celulares, microondas e veículos híbridos, sendo os microcontroladores o núcleo de operação desses sistemas. Eles são responsáveis por controlar dispositivos a partir das informações recebidas em tempo real.
Esses sistemas podem variar em complexidade, desde um único microcontrolador até sistemas compostos por múltiplos processadores e periféricos conectados. A maioria dos microprocessadores fabricados no mundo é projetada para sistemas embarcados.
Como funcionam sistemas embarcados?
Os sistemas embarcados são gerenciados por microcontroladores, mas também podem ser controlados por outras tecnologias de processamento, como processadores de sinais digitais (DSP), GPUs, FPGAs, e ASICs. Esses sistemas trabalham com recursos limitados de hardware, mas são eficientes em suas funções.
O conjunto básico de instruções operacionais dos sistemas embarcados, chamado firmware, é armazenado em memórias ROM (Read-Only Memory) ou em chips de memória flash. Esses sistemas se conectam ao mundo externo por meio de periféricos e interfaces de comunicação, como cartões SD, redes ethernet e Bluetooth.
A estrutura de um sistema embarcado inclui componentes como:
- Sensor: Detecta eventos ou alterações e os converte em sinais elétricos para processamento.
- Conversores AD e DA: Convertem sinais analógicos em digitais e vice-versa.
- Atuador: Controla processos com base nos dados fornecidos pelos conversores.
Os sistemas embarcados em tempo real são projetados para executar múltiplas tarefas simultaneamente, com a garantia de respostas rápidas a eventos. Embora o termo "tempo real" sugira velocidade, nem sempre a resposta precisa ser extremamente rápida.
Exemplos de aplicações incluem:
- Detecção de Velocidade em Rodovias: Para monitoramento de velocidade e alerta em caso de infrações.
- Controle de Semáforos: Ajuste da sinalização com base na densidade do tráfego.
- Iluminação Pública: Sistemas automáticos que controlam luzes de rua, otimizando o uso de energia.
Esses sistemas podem também ser utilizados em automação residencial, controle de processos industriais, monitoramento de condições ambientais, entre outras áreas.
Códigos embarcados: principais aplicações
Os códigos embarcados são essenciais para o funcionamento de diversos dispositivos e sistemas tecnológicos que usamos diariamente. Alguns exemplos incluem:
- Controle de Temperatura: Sistemas embarcados são utilizados em termostatos e centrais de controle de temperatura, permitindo ajustes precisos.
- Caixas Eletrônicos: Processam transações financeiras e se comunicam com bancos através de redes.
- Smartwatches: Monitoram atividades físicas, como passos, frequência cardíaca e calorias queimadas.
- Veículos Elétricos e Híbridos: Sistemas embarcados gerenciam componentes como freios antitravamento (ABS), controle de tração (TCS) e eficiência energética.
Esses sistemas não se limitam a dispositivos pequenos e também são utilizados em sistemas automotivos, tecnologias médicas, indústria e muito mais.
Códigos embarcados com MATLAB e Simulink
Para o desenvolvimento de sistemas embarcados – desde os mais simples até os mais avançados – é essencial contar com ferramentas robustas e intuitivas. MATLAB e Simulink são as plataformas ideais para a criação e execução desses sistemas.
A OPENCADD oferece suporte completo com esses softwares, permitindo gerar códigos, simular sistemas e testar modelos diretamente em hardware. Algumas das possibilidades que o MATLAB e o Simulink oferecem incluem:
- Geração de Código: C, C++, CUDA, Verilog, VHDL e texto estruturado otimizados.
- Projeto de Sistemas Flutuantes e de Ponto Fixo: Para equilibrar custo e desempenho.
- Testes In-the-Loop: Para validar e otimizar o código gerado.
- Padrões de Segurança e Qualidade: Suporte a AUTOSAR, ISO 26262, DO-178, entre outros.
- Prototipagem de Hardware: Suporte a Arduino, Zynq e outras plataformas populares.
Essas ferramentas facilitam a criação de sistemas embarcados eficientes e otimizados para uma vasta gama de aplicações.
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