Olá gentes,
Problema 1: Pesquise sobre os microcontroladores e apresente ao menos três tipos de plataformas de prototipagem atuais e suas principais características?
Os microcontroladores são dispositivos de tamanho reduzido, capazes de realizar controle de máquinas e equipamentos eletro-eletrônicos através de programas. São dispositivos que reúnem, em um único circuito integrado, diversos componentes de um sistema computacional simplificado. Em outras palavras, podemos afirmar que um microcontrolador é um pequeno microcomputador integrado em um único chip. Por se tratar de um componente programável, é bem versátil, podendo ser empregado em aplicações das mais diversas.
Como todo circuito integrado, a maior parte de seu custo não está vinculada ao material físico com que é produzido, mas sim no projeto, desenvolvimento e produção dos circuitos internos que garantem a funcionalidade a ele atribuída. Atualmente, empresas como a Intel, Microchip, Atmel, Motorola, Philips, e outros importantes fabricantes investem milhões de dólares em pesquisas e desenvolvimento de microcontroladores cada vez mais eficientes, mais velozes e com maior capacidade, mais recursos de conectividade e controle e menor consumo de energia elétrica.
O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica open-source que se baseia em hardware e software flexíveis e fáceis de usar. É destinado a artistas, designers, hobbistas e qualquer pessoa interessada em criar objetos ou ambientes interativos. O Arduino pode sentir o estado do ambiente que o cerca por meio da recepção de sinais de sensores e pode interagir com os seus arredores, controlando luzes, motores e outros atuadores. O microcontrolador na placa é programado com a linguagem de programação Arduino, baseada na linguagem Wiring, e o ambiente de desenvolvimento Arduino, baseado no ambiente Processing. Os projetos desenvolvidos com o Arduino podem ser autônomos ou podem comunicar-se com um computador para a realização da tarefa, com uso de software específico (ex: Flash, Processing, MaxMSP).
As placas podem ser construídas de manualmente ou adquiridas já montadas e o software pode ser baixado gratuitamente. O projeto do hardware (arquivos de CAD) está disponível sob licença open-source e você é LIVRE para adaptá-lo para as suas necessidades.
O Raspberry Pi é um microcomputador de reduzidas dimensões, desenvolvido pela Raspberry Pi Foundation em conjunto a Universidade de Cambridge em 2012 com o intuito de promover o estudo da ciência da computação nas escolas do ensino básico ao ensino secundário (Upton et al.,2014). O hardware deste microcomputador é integrado numa única placa de circuito impresso e existem dois modelos: o A e o B, ambos usam processador multimídia Broadcom BCM2835 system-on-chip (SoC) de 700 Mhz com placa gráfica integrada VideoCore IV. Os modelos possuem uma entrada de cartão SD, devido não apresentar memória interna, portanto faz-se necessário adquirir para o armazenamento de dados, bem como a instalação do sistema operacional e aplicações. Os dispositivos A e B respectivamente possuem 256 e 512 MB de memória RAM, saídas de áudio, vídeo, rede, USB e mini USB, além de 26 pinos que sevem como entrada e saída, interligando diversos tipos de hardwares podendo controlá-los (Richardson et al.,2013). O Raspberry Pi possui um processador ARM, logo, não é possível instalar o sistema operacional Windows. No entanto, estão disponíveis gratuitamente sistemas operacionais baseados no Linux compatíveis com este microcomputador. O Raspbian representado na figura 2, é um exemplo de sistema operacional, uma distribuição Linux baseado em Debian que no site do Raspberry é distribuído o New Out Of Box Software (NOOBS), com boa parte dos programas pré-instalados facilitando a utilização pelo usuário (Horan et al.,2013).
O Arduino e o Raspberry Pi são plataformas amplamente utilizadas por profissionais que têm interesse no campo das aplicações ubíquas. Elas possuem interfaces básicas para criação de pequenos projetos ou para aqueles que devem ser alimentados com bateria. Ambas usam a linguagens de programação de alto nível que são bastantes difundidas (C/C++, Phyton e Java). O Arduino, por ser uma plataforma mais antiga, tem uma grande rede de colaboradores ativos na web. O Raspberry é uma plataforma mais recente (lançada em 2012), tem um processador mais rápido que o Arduino, já vem pronto para acessar a web e possui mais interfaces que o Arduino. Tanto Arduino quanto o Raspberry permitem o desenvolvimento de diversos tipos de projetos. Por exemplo: automação residencial (Ligar e desligar dispositivos elétricos, controle remoto para TV, aparelhos de Ar-condicionado, etc.), tocador de audio books, leitor de livros eletrônicos entre outros. Alguns exemplos de projetos podem ser encon trados no Youtube e em outros sites na Web
A Tiva Launchpad é uma plataforma de prototipação de baixo custo baseada no microcontrolador ARM Cortex-M4F da Texas Instruments. A exemplo das demais plataformas de prototipação baseadas em microcontroladores mais modernos, a Tiva dispensa o uso de gravadores ou emuladores externos. Esse kit possui um emulador com interface USB que permite a gravação e depuração do código através da interface JTAG do próprio microcontrolador. Diferente do Arduino e do Kit PIC18F4550, a Tiva dispensa o uso de programas do tipo bootloader que viabilizam a gravação in-circuit do microcontrolador.
Para expandir as possibilidades da Tiva, foi desenvolvida uma placa de expansão com alguns recursos adicionais como: relógio de tempo real, memória EEPROM, display LCD, teclado matricial e interface serial RS-232.
Problema 2: As plataformas de prototipagem possuem pinos de entrada/saída analógicas e digitais. Cite a diferença entre elas e dê exemplos de sensores que podem ser conectados a cada uma.
Entrada/saída Analógico: pode assumir vários valores, no nosso caso ele pode variar de 0 Vcc até 5Vcc, ou seja ele pode assumir o valor 2,4 Vcc em um instante e depois 3,2 Vcc. Entrada/saída Digital: possui dois níveis de tensão, Um ou Zero, ou seja, tem tensão ou não tem tensão. Chamamos também de nível alto ou baixo. No caso será 0 Vcc ou 5 Vcc.
Portas de Entrada e Saída digital (input/output)
Esses terminais podem receber nível alto ou baixo se estiverem configurados como entrada; ou podem aplicar tensão no terminal em nível alto ou baixo, se estiverem configurados como saída. Qualquer porta digital do microcontrolador pode ser utilizada como entrada ou saída. Os terminais que você estiver utilizando como entrada nunca pode ficar sem nível de tensão, seja alto ou baixo, pois o microcontrolador não conseguirá definir qual é o nível de entrada. O microcontrolador possui limite de corrente nas portas, tanto de entrada quanto de saída.
Porta de entrada analógica
O Microcontrolador possui um conversor analógico/digital nas portas de entrada analógica, o valor convertido será de acordo com o ranger configurado no microcontrolador. Exemplo: Configuramos o microcontrolador para fazer a conversão analógica/digital do valor zero até 1023. Quando o nível de tensão no terminal estiver em 0 Vcc (nível mínimo), o microcontrolador irá converter para 0 (zero). Se o nível estiver em 5 Vcc (nível máximo), o microcontrolador irá converter para 1023. Se estiver em 2,5 Vcc (metade do nível), será convertido para 512 (metade do intervalo).
Por padrão os microcontroladores usam como referência a tensão de alimentação, ou seja, 5Vcc será sempre o máximo. Mas existem terminais para que você possa usar como máximo um nível de tensão diferente. Por exemplo definir 3,3 Vcc como máximo. Esses terminais são identificados com VREF, esta tensão nunca pode ser maior do que a tensão suportada pelo microcontrolador.
Fontes consultadas:
http://www.cursoimobilizador.com.br/artigos/conceito-do-microcontrolador
http://blogdonatanael.blogspot.com.br/2013/05/comparacao-das-tres-plataformas-de.html
http://playground.arduino.cc/Portugues/HomePage
http://www.researchgate.net/profile/Manoel_Neto4/publication/268685128_Desenvolvimento_de_Aplicaes_Ubquas_com_Arduino_e_Raspbery_Pi/links/547339b40cf2d67fc035fa55.pdf
http://pdf.blucher.com.br/mathematicalproceedings/cnmai2014/0144.pdf
http://www.abenge.org.br/cobenge-2014/Artigos/129235.pdf
http://www.ssbrasil.com.br/blog/microcontrolador-em-c-aula2/
Há-Braços,
Meire Cunha
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