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), a ser ministrada em formato remoto. Todas as aulas serão ministradas na modalidade síncrona (todos os alunos simultaneamente conectados à internet sob a regência do professor). Essa modalidade está prevista na Resolução nº 20/2020 do Conselho de Graduação. Para tal efeito, serão consideradas:

• Modos de aula (on-line): Compreende aulas expositivas na plataforma Microsoft Teams, com a possibilidade de interação dos alunos. 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);
• CÓDIGO DE INSCRIÇÃO NA SALA DO MS TEAMS: nx25t0z;
• Caso a plataforma fique indisponível, será proposta uma nova ferramenta que atenda às necessidades didáticas;
• Desenvolvimento de dois trabalhos práticos;
• As atividades teóricas serão realizadas em apresentações online e complementadas por vídeos e textos extras, indicados pelo professor;
• As atividades práticas serão desenvolvidas em ambiente Linux (podendo ser virtualizado), requisitando do discente o acesso a um computador com possibilidade de instalação de software e espaço de armazenamento suficiente para comportar todas as aplicações propostas;
• O atendimento ao aluno será realizado de forma remota: durante as aulas, por meio do chat da Plataforma Microsoft Teams ou do e-mail: edermoura@ufu.br.

Tabela 1 – Cronograma de aulas teóricas.

Tabela 2 – Cronograma de aulas de laboratório.

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

AVALIAÇÃO

As avaliações serão divididas em trabalhos semanais e dois trabalhos práticos, totalizando 100 pontos, distribuídos em: 50 pontos em trabalhos semanais (incluindo a parte teórica e laboratórios, com pesos iguais entre si) e 50 pontos em trabalhos práticos. Os trabalhos semanais poderão compreender uma ou combinação das seguintes possibilidades: questionários; relatórios; programação; pesquisas; configurações. Os trabalhos práticos consistirão de simulação e/ou implementação de uma aplicação de sistema embarcado (real ou simulado), 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.

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 13/11/2021, às 00:00, 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 3173857 e o código CRC 6348766F.

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