Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Desenvolvimento de sistemas embarcados microprocessados, integração com serviços em rede ou nuvem, interfaces homem/máquina (HMI).

JUSTIFICATIVA

Essa disciplina aplica os conceitos teóricos do desenvolvimento de software, de sistemas computacionais conectados e tecnologias eletrônicas para o desenvolvimento de sistemas embarcados. Esses são sistemas computacionais completos e independentes, desenvolvidos para uma tarefa específica e que estão presentes em diversas áreas e aplicações de engenharia.

OBJETIVO

PROGRAMA

1. Linux Embarcado

1.1. Breve histórico sobre UNIX

1.2. Linux

1.3. Por que utilizar Linux em sistemas embarcados?

1.4. Anatomia de um sistema embarcado

1.5. Considerações sobre armazenamento

1.6. Distribuições Linux para sistemas embarcados

2. Processadores

2.1. Processadores Stand-Alone

2.2. Processadores Integrados (Systems on Chip)

2.3. Outras Arquiteturas

2.4. Plataformas de hardware

3. O Kernel Linux

3.1. Background

3.2. Kernel

3.3. Construção

3.4. Sistemas construtores de Kernel

3.5. Kernel customizados e documentação

3.6. Inicialização

3.7. Fluxo de controle

3.8. Inicializando subsistemas

4. Inicialização do espaço do usuário

4.1. Sistemas de arquivos Root

4.2. O processo de inicialização

4.3. Disco RAM inicial

4.4. Utilizando initramfs

4.5. Shutdown

5. Bootloaders

6. Device Driver

7. Subsistemas MTD

7.1. Introdução

7.2. Partições

7.3. Utilitários

7.4. Conceitos sobre Device Driver

7.5. Módulos

7.6. Métodos

7.7. Device Driver e GPL

8. Ambiente de Desenvolvimento Embarcado

10. Ferramentas de Desenvolvimento

10.1. GNU Debugger

10.2. Ferramentas de Tracing e Profiling

10.3. Utilitários Binários

10.4. Técnicas de Depuração de Kernel

11. Ferramentas de depuração para aplicações em Linux embarcado

12. Linux e Sistemas em Tempo Real

12.1. O que é um sistema de Tempo Real

12.2. Preempção do Kernel

12.3. Real-Time Kernel Patch

12.4. Análise de desempenho do Real-Time Kernel

13. Ferramentas de desenvolvimento para IHM

13.1. Compilação cruzada

13.2. Desenvolvimento de interfaces gráficas

14. Sistemas GSM e GPS

14.1. Definição de sistemas GSM

14.2. Definição de sistemas GPS

14.3. Tipos de aplicação

15. Aplicações para Sistemas Embarcados

15.1. Comunicação Serial

15.2. IHM de dados com interface serial

15.3. Interação com redes GSM, comandos AT

15.4. Geração de informações de posicionamento

15.5. Interação com sistemas em nuvem (AWS)

15.6. Construção de Gateway MQTT com interface para sistemas em nuvem (AWS)

15.7. Reconhecimento facial em nuvem

METODOLOGIA

A presente componente curricular possui carga horária total de 60 horas / 72 ha (hora-aula, com duração de 50 min) com predominância de aulas presenciais e algumas aulas alocadas no modo assíncrono para completar a carga horária obrigatória. Para tal efeito, será considerado:

• Serão ministradas 2 ha semanais relativas à carga horária teórica (totalizando 36 ha) e mais 2 ha semanais relativas à carga horária prática (totalizando 36 ha);
• As aulas serão expositivas/interativas com uso de projetor, quadro, exemplificação por meio de software e experimentos e demais materiais, conforme os cronogramas apresentados no Quadro 1, referente às aulas teóricas, e Quadro 2, referente às aulas práticas;
• O material de aula será centralizado no MS Teams, sala “Sistemas Embarcados II – 2021.2”;
• CÓDIGO DE INSCRIÇÃO NA SALA DO MS TEAMS: t64cj2a;
• As atividades da disciplina serão divididas entre atividades semanais e dois trabalhos práticos;
• O atendimento ao aluno será realizado, a qualquer momento, por meio do chat da Plataforma Microsoft Teams ou do e-mail: edermoura@ufu.br, ou de modo presencial na Sala 310, do Bloco 3N.

Quadro 1 – Cronograma de aulas teóricas.

Quadro 2 – Cronograma de aulas de laboratório.

As aulas sem data definida, indicadas pelo símbolo ~, serão realizadas em modo assíncrono, com data a ser combinada com os discentes, a fim de completar a carga horária necessária da disciplina.

AVALIAÇÃO

Distribuição de Pontos: As avaliações serão divididas em atividades semanais e dois trabalhos práticos, totalizando 100 pontos. Esses pontos estão distribuídos em: 50 pontos em atividades semanais (incluindo a parte teórica e laboratórios, com pesos iguais entre si) e 50 pontos em trabalhos práticos.

Das atividades: Os trabalhos semanais poderão compreender uma ou combinação das seguintes possibilidades: questionários; relatórios; programação; pesquisas; configurações. Os trabalhos práticos consistirão da implementação de uma aplicação de sistema embarcado (software e hardware), utilizando das técnicas apresentadas durante a disciplina e conhecimentos compatíveis com o nível de formação esperado, cujos tema e critérios de avaliação serão definidos pelo professor.   

Avaliação de recuperação: Será oferecida uma avaliação de recuperação para os discentes que não obtiverem o rendimento mínimo para aprovação e com frequência mínima de 75% na disciplina, conforme Resolução CONGRAD nº 46/2022, Cap. II, Seção III. A avaliação de recuperação será composta por uma prova extra (teórico/prática), no valor de 100 pontos, abordando qualquer conjunto de conteúdos ministrados ao longo do semestre. A nota final será dada por:

NF = 0,75x(NS) + 0,25x(PE)

em que NS é a nota do semestre (Relatórios + Trabalhos) e PE é a nota na prova extra.

BIBLIOGRAFIA

Básica

1. ALMEIDA, R.; MORAES, C.; SERAPHIM, T. Programação de sistemas embarcados: desenvolvendo software para microcontroladores em linguagem C. Rio de Janeiro: Elsivier, 2016.
2.  MATTHEW, Neil.; STONES, Richard. Beginning Linux programming. [s.l.]: Wiley, 2007.
3. MOLLOY, Derek. Exploring Raspberry Pi: Interfacing to the Real World with Embedded Linux. New York: John Wiley & Sons, 2016.
4. SALVADOR, Otavio; ANGOLINI, Daiane.  Embedded  Linux  development  with  Yocto Project. Birmingham: Packt Publishing, 2014.
5. YIU, J. The Definitive Guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors. 3a ed. [s.l.]: Newnes/Elsevier, 2014.

Complementar

1. BACKES, André. Linguagem C: completa e descomplicada. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013.
2.  BARR, Michael; MASSA, Anthony. Programming embedded systems: with C and GNU development tools. O'Reilly Media, 2006.
3. GRENNING, James W. Test Driven Development for Embedded C. [S. l.]: Pragma c Bookshelf, 2011.
4. KLEMENS, Ben. 21st Century C: C ps from the New School. [S. l.]: O'Reilly Media, 2015.
5.  HOOK, Brian. Write portable code: An Introduytion to Developing Software for Multiple Platforms. [S. l.]: No Starch Press, 2005.
6. HYDE, Randall. Write great code: understanding the machine. v. 1. [S. l.]: No Starch Press, 2012.
7. MONTGOMERY, Stephen L. MISRA. C: Guidelines for the Use of the C Language in Critical Systems 2012. [S. l.]: Misra, 2013.
8. PRESSMAN, Roger S. Engenharia de software: uma abordagem profissional. 8. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2016.
9. SINK, E. Version Control by Example. [S. l.]: Pyrenean Gold Press, 2011.
10. TANENBAUM, Andrew S. Organização estruturada de computadores. São Paulo: Pearson, 2013. 
11. WHITE, E. Making Embedded Systems: Design Patterns for Great Software. [S. l.]: O'Reilly Media, 2014.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por Eder Alves de Moura, Professor(a) do Magistério Superior, em 21/04/2022, às 14:42, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 3538191 e o código CRC EBFE5C66.

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