Guia Essencial de Sistemas Embarcados e Eletrônica

Sistemas Embarcados

Um sistema embarcado é um dispositivo que possui processador, mas não é um computador de propósito geral; são sistemas computacionais de uso específico, com recursos projetados para uma finalidade única.

Modo de Funcionamento

• Reativo: O funcionamento ocorre como resposta a eventos externos, que podem ser periódicos ou assíncronos (ex: acionamento de um elevador).
• Controle em Tempo Real: Existem limites de tempo rígidos para executar cada tarefa (ex: leitura de sensor).
• Soft Real Time: As tarefas podem ser executadas em um intervalo de tempo específico, sem consequências graves se o limite não for cumprido (ex: mensagem de erro em sistema bancário).
• Hard Real Time: As tarefas devem ser executadas em um tempo específico, com consequências graves em caso de falha (ex: sistema de um avião).

Arquiteturas: RISC vs. CISC

• RISC: Poucas instruções, formato fixo e complexidade centralizada no compilador.
• CISC: Muitas instruções, instruções complexas, baixo uso de pipelining, conjunto único de registradores e complexidade no microprograma.

Criptografia

• Simétrica: Utiliza uma chave única para encriptar e decriptar.
• Assimétrica: Necessita de uma chave pública e uma chave privada.

Microprocessadores vs. Microcontroladores

• Microprocessador: CI que realiza cálculos e decisões. CPU stand-alone; RAM, ROM e I/O são externos. É expansível, versátil e de uso geral.
• Microcontrolador: CPU, RAM, ROM, I/O e timers integrados no chip. Ideal para aplicações onde custo, potência e espaço são críticos.

Arduino

O Arduino começou como um programa para ajudar estudantes universitários e evoluiu com a contribuição de diversos profissionais. Parte das placas é de código aberto e parte é comercial.

Segurança da Informação

Os pilares básicos são: Confidencialidade, Integridade e Disponibilidade.

• Disponibilidade: Garante a prestação contínua do serviço e acessibilidade aos dados.
• Confidencialidade: Assegura que informações não sejam acessadas por pessoas não autorizadas, acidental ou propositalmente.
• Integridade: Garante a não violação dos dados (alteração, gravação ou exclusão), preservando a precisão e confiabilidade.

Componentes e Hardware

• Transístor: Componente com 3 terminais: base, coletor e emissor.
• Circuitos Integrados: Chips que incorporam miniaturas de diversos componentes interligados.
• Regulador de Tensão: Distribui uma tensão constante, desde que a entrada seja superior à nominal.
• Firmware: Programa armazenado permanentemente em memória (ROM, Flash, etc.) diretamente no hardware.

Sinais e Conversores

• DSP (Processamento de Sinais Digitais): Refere-se à aplicação.
• DSC (Controladores de Sinais Digitais): Refere-se ao hardware.
• Sensores Contínuos: Mantêm uma taxa mínima e máxima (ex: nível de tanque).
• Conversores A/D e D/A: O D/A converte digital para analógico; o A/D transforma sinal analógico em digital.
• Sinal Digital: Focado em transmissão, visualização e armazenamento.
• Sinal Analógico: Focado em grandezas físicas (pressão, umidade, temperatura).

Circuito Impresso

Placa formada por camadas de materiais plásticos e fibrosos com películas metálicas (trilhas) que conduzem a corrente elétrica entre os componentes.