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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Av. João Naves de Ávila, 2121, Bloco 3N - Bairro Santa Mônica, Uberlândia-MG, CEP 38400-902 |
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Plano de Ensino
IDENTIFICAÇÃO
Componente Curricular: |
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Unidade Ofertante: |
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Código: |
Período/Série: |
Turma: |
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Carga Horária: |
Natureza: |
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Teórica: |
Prática: |
Total: |
Obrigatória: |
Optativa: |
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Professor(A): |
Ano/Semestre: |
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Observações: |
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
Objetivo Geral: |
Desenvolvimento de sistemas embarcados com hardware de complexidade média ou alta, com foco em comunicação e interatividade com o usuário, em geral executando sistemas operacionais de alto nível. |
Objetivos Específicos: |
1. Uso de Linux embarcado ou de sistema operacional equivalente. Construção e aplicação de imagens; 2. Criação de interfaces homem máquina através de toolkits gráficos; 3. Integração e uso de stacks diversos de comunicação; 4. Programação com linguagem de script ou de desenvolvimento rápido; 5. Utilização de serviços em nuvem para automação e controle; 6. Interfaceamento com periféricos de comunicação e informação (GPS, modems, Bluetooth, WiFi, entre outros); 7. Utilização de redes com e sem fio no processo de integração; 8. Atualização de firmware no campo (OTA - Over the Air); 9. Segurança em sistemas embarcados. |
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:
A Tabela 1 e a Tabela 2 apresentam o cronograma proposto para as aulas teóricas e práticas, respectivamente.
Tabela 1 – Cronograma de aulas teóricas.
Semana |
Data |
Conteúdo |
01 |
12/07 |
Linux com plataforma para o desenvolvimento de sistemas embarcados |
02 |
19/07 |
Arquitetura de hardware e software dos sistemas embarcados |
03 |
26/07 |
Explicação sobre a biblioteca C padrão e chamadas de sistema |
04 |
02/08 |
Multiprocessamento e programação concorrente |
05 |
09/08 |
Comunicação interprocesso via socket |
06 |
16/08 |
Linux como servidor de recursos: FTP / SSH / Web |
07 |
23/08 |
Desenvolvimento de aplicações Web no backend |
08 |
30/08 |
Desenvolvimento de interface gráfica com QT: C++ |
09 |
06/09 |
Desenvolvimento de interface gráfica com QT: Python |
10 |
13/09 |
Customização de distribuições Linux para sistemas embarcados |
11 |
20/09 |
Compilação cruzada e toolchains |
12 |
27/09 |
Programação de módulos para o Kernel do Linux |
13 |
04/10 |
Configuração de aplicações e atualização OTA |
14 |
11/10 |
Segurança em aplicações de sistemas embarcados |
15 |
18//10 |
Revisão de conceitos de sistemas de controle |
16 |
25/10 |
Encerramento da disciplina |
~ |
01/11 |
Feriado |
17 |
~ |
Implementação de controladores SISO em sistemas embarcados |
18 |
~ |
Implementação de controladores MIMO em sistemas embarcados |
Tabela 2 – Cronograma de aulas de laboratório.
Semana |
Data |
Conteúdo |
01 |
15/07 |
Instalação e configuração do ambiente Linux |
02 |
22/07 |
Programação com Python |
03 |
29/07 |
Revisão de conceitos de programação C/C++ |
04 |
05/08 |
Multiprocessamento e programação concorrente |
05 |
12/08 |
Comunicação interprocesso via socket |
06 |
19/08 |
Desenvolvimento de aplicações Web com HTML/CSS/Javascript |
07 |
26/08 |
Desenvolvimento de aplicações Web no backend com Python |
08 |
02/09 |
Desenvolvimento de interface gráfica com QT: C++ |
09 |
09/09 |
Apresentação do Trabalho Prático 01 |
10 |
16/09 |
Customização de distribuições Linux para sistemas embarcados |
11 |
23/09 |
Compilação cruzada e toolchains |
12 |
30/09 |
Programação de módulos para o Kernel do Linux |
13 |
07/10 |
Configuração de aplicações e atualização OTA |
14 |
14/10 |
Segurança em aplicações de sistemas embarcados |
15 |
21/10 |
Uso do Python para o projeto e simulação de sistemas de controle |
16 |
28/10 |
Apresentação do Trabalho Prático 02 |
|
04/11 |
Feriado |
17 |
~ |
Implementação de controladores SISO em sistemas embarcados |
18 |
~ |
Implementação de controladores MIMO em sistemas embarcados |
As aulas 17 e 18 (teórica/laboratório) serão ofertadas em horários extras, num total de 08 ha em modo síncrono, para completar a carga horária total.
AVALIAÇÃO
As avaliações serão divididas em trabalhos semanais e dois trabalhos práticos, totalizando 100 pontos. A distribuição destes seguirá a seguinte regra: 60 pontos em trabalhos semanais (incluindo a parte teórica e laboratórios, com pesos iguais entre si) e 40 pontos em trabalhos práticos. Os trabalhos semanais poderão compreender uma ou combinação das seguintes possibilidades: questionários; relatórios; programação; pesquisas; e configurações. Os trabalhos práticos consistirão de simulação e/ou implementação de uma aplicação de sistema embarcado, 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.
Observação: Os alunos que estiverem cumprindo apenas a carga horária prática deverão apresentar, apenas, os trabalhos práticos, por já terem desenvolvido os outros componentes em momento anterior.
BIBLIOGRAFIA
Básica
Complementar
APROVAÇÃO
Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______
Coordenação do Curso de Graduação: _________________________
| Documento assinado eletronicamente por Eder Alves de Moura, Professor(a) do Magistério Superior, em 24/06/2021, às 13:15, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015. |
| 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 2859171 e o código CRC 5F9EDD5C. |
Referência: Processo nº 23117.039263/2021-30 | SEI nº 2859171 |