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Tecnologia EmbarcadaFonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_embarcado  

Um sistema embarcado (ou sistema embutido, ou sistema embebido) é um

sistema microprocessado no qual o computador  é completamente encapsulado ou dedicado aodispositivo ou sistema que ele controla[1]. Diferentemente de computadores de propósito geral,

como o computador pessoal, um sistema embarcado realiza um conjunto de tarefas

predefinidas, geralmente com requisitos específicos. Já que o sistema é dedicado a tarefas

específicas, através de engenharia pode-se otimizar o projeto reduzindo tamanho, recursos

computacionais e custo do produto.

Em geral tais sistemas não podem ter sua funcionalidade alterada durante o uso. Caso queira-

se modificar o propósito é necessário reprogramar todo o sistema.

Sistemas como PDAs são geralmente considerados sistemas embarcados pela natureza de

seu hardware, apesar de serem muito mais flexíveis em termos de software. Fisicamente, os

sistemas embarcados passam desde MP3 players a semáforos. 

História

Nos primeiros anos dos computadores digitais na década de 1940, os computadores eram por 

vezes dedicados a uma única tarefa. Eram, entretanto, muito grandes para serem considerados

embarcados. O conceito de controlador programável foi desenvolvido algum tempo depois.

O primeiro sistema embarcado reconhecido foi o  Apollo Guidance Computer , desenvolvido

por  Charles Stark Draper  no MIT. O computador de guia, que operava em tempo real, era

considerado o item mais arriscado do projeto Apollo. O uso de circuitos integrados monolíticos

para reduzir o tamanho e peso do equipamento aumentou tal risco.

O primeiro sistema embarcado de produção em massa foi o computador guia do míssil

nuclear  LGM-30 Míssil Minuteman, lançado em 1961. Ele possuía um disco rígido para a

memória principal. Quando a segunda versão do míssil entrou em produção em 1966, o

computador guia foi substituído por um novo, que constituiu o primeiro uso em grande volume

de circuitos integrados. A tecnologia desse projeto reduziu o preço de circuitos integrados

como o NAND de mil para três dólares americanos cada, permitindo seu uso em sistemas

comerciais.

Desde suas primeiras aplicações na década de 1960, os sistemas embarcados vêm reduzindo

seu preço. Também tem havido um aumento no poder de processamento e funcionalidade.

Em1978 foi lançada pela National Engineering Manufacturers Association a norma para

microcontroladores programáveis.

Em meados da década de 1980, vários componentes externos foram integrados no

mesmo chip do processador, o que resultou em circuitos integrados

chamados microcontroladores e na difusão dos sistemas embarcados.

Com o custo de microcontroladores menor que um dólar americano, tornou-se viável substituir 

componentes analógicos caros como potenciômetros e capacitores por eletrônica digital

controlada por pequenos microcontroladores. No final da década de 1980, os sistemas

embarcados já eram a norma ao invés da exceção em dispositivos eletrônicos.

Características

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Sistemas embarcados são desenvolvidos para uma tarefa específica. Por questões como

segurança e usabilidade, alguns inclusive possuem restrições para computação em tempo real. 

Osoftware escrito para sistemas embarcados é muitas vezes chamado firmware, e armazenado

em uma memória ROM ou memória flash ao invés de um disco rígido. Por vezes o sistema

também é executado com recursos computacionais limitados: sem teclado, sem tela e com

pouca memória. 

Interfaces do utilizador 

Sistemas embarcados podem possuir desde nenhuma interface do utilizador  (dedicados

somente a uma tarefa) a uma interface de utilizador completa, similar à dos sistemas

operacionaisdesktop (em sistemas como PDAs). Sistemas mais simples utilizam

botões, LEDs ou telas bastante limitadas, geralmente mostrando somente números ou uma fila

pequena de caracteres.

Sistemas mais complexos utilizam uma tela gráfica completa, usando tecnologias como ecrã

táctil ou aquela em que o significado dos botões depende do contexto da tela. Computadores

de mão também oferecem  joysticks para apontar. O surgimento da World Wide Web forneceuaos desenvolvedores de sistemas embarcados a possibilidade de fornecer uma interface Web

através de uma conexão por rede. Isso evita o custo de uma tela sofisticada, ainda que seja

fornecida uma interface complexa e completa a ser acessada em outro computador . De modo

geral,roteadores usam tal habilidade.

Processamento

Em geral os sistemas embarcados possuem uma capacidade de processamento reduzida em

comparação com computadores desktops. Ao invés de utilizar  microprocessadores, os

desenvolvedores preferem utilizar  microcontroladores, pois estes já possuem diversos

periféricos integrados no mesmo chip.

Outra diferença é a variedade de arquiteturas disponíveis tais

como  ARM, MIPS, Coldfire/68k, PowerPC, x86, PIC, 8051,  Atmel AVR, Renesas

H8, SH, V850, FR-V, M32R, Z80 e Z8. Isso contrasta com o mercado de computadores

pessoais, limitados à somente algumas arquiteturas.

Periféricos

Os sistemas embarcados comunicam-se com o meio externo através de periféricos. Estes

periféricos podem ser combinados com o processador (como no caso dos sistemas

microcontrolados) ou associados no sistema.

Entre os periféricos mais comum temos:

Entrada de dados através de teclas (geralmente através de teclados feitos com

varredura matricial)

  Leds 

Display's de LCD (sendo os mais comuns os alfanuméricos por exemplo o HD44780)

  Interface serial - (Por exemplo RS 232, I2C)

  Universal Serial Bus - (USB)

  TCP/IP 

Disponibilidade

Sistemas embarcados residem em máquinas que, espera-se, possam trabalhar continuamente

por anos ininterruptamente, e que possam por vezes recuperarem-se sozinhas após

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erros.[2]Portanto, o software é geralmente desenvolvido e testado mais cuidadosamente de que

em computadores pessoais. A recuperação de erros pode ser atingida com técnicas como

o watchdog timer , que reinicia o sistema a menos que o software notifique periodicamente que

está funcionando corretamente.

 Alguns exemplos de onde são usados sistemas embarcados   Aviônicos, como sistemas de controle inercial, controle de vôo e outros sistemas

integrados nas aeronaves, como sistemas de orientação de mísseis

  Telefones celulares e centrais telefônicas 

Equipamentos de redes de computadores, como roteadores, hubs, switches e firewalls 

  Impressoras 

Dispositivos de armazenamento (discos rígidos e disquetes) 

Controladores da tracção, do motor e do antibloqueio em automóveis: freios

 ABS e controle de tração 

  Calculadoras   Eletrodomésticos, como fornos microondas, máquinas de lavar , aparelhos de TV, DVD

players

Equipamentos médicos

  Videogames 

  PDAs 

Tratores e implementos agrícolas

  Urna eletrônica 

Fonte: http://face-tec.blogspot.com.br/2012/10/computacao-embarcadauma-historia.html  

A computação embarcada estuda os computadores embutidos que sãoencontrados nos mais diversos equipamentos eletro-eletrônicos, tais como,máquinas de lavar roupas, televisores, celulares, automóveis e outros.Essesdispositivos embutidos executam aplicações bem específicas enormalmente o usuário não percebe que está usando um computador. Nessaárea, um dispositivo muito utilizado é o microcontrolador, que é um tipo de

microprocessador construído objetivando-se auto-suficiência (“computador em um chip”) e melhor custo-benefício. A programação dosmicrocontroladores pode ser realizada em linguagem de baixo nível(assembly) ou de alto nível (geralmente em “C”) e requer conhecimentos

sobre os recursos disponíveis no dispositivo.

"O que é programação embarcada?" 

Desenvolvimento de software embarcado é uma modalidade de

desenvolvimento na qual se desenvolve os programas e aplicativos que irãofazer parte de dispositivos eletrônicos que possam funcionar independentes

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de estarem ou não ligadas a um computador central.

"O que são Sistemas Eletrônicos Embarcados?"

Sistema eletrônico embarcado ou sistema eletrônico embutido é umsistema eletrônico que tem como base um microprocessador que possui umsoftware completamente dedicado ao dispositivo ou sistema que elecontrola. Assim sendo, ao contrário dos computadores de propósito geral,como o computador pessoal, um sistema embarcado realiza um conjunto detarefas pré-definidas, geralmente com requisitos específicos. Já que osistema é dedicado a tarefas específicas, através de técnicas adequadas

 pode-se aperfeiçoar o projeto, conduzindo à redução do tamanho, dosrecursos computacionais e do custo do produto final.

"Exemplos de Sistemas Eletrônicos Embarcados:" 

São exemplos de sistemas eletrônicos embarcados os seguintesequipamentos:

• Telefones celulares e centrais telefônicas; • Equipamentos para a montagem de redes de computadores, comoroteadores, hubs, switches, firewalls e Access Point WiFi;• Modems ADSL e de PLC (Power Line Communication); 

• Controlador de injeção eletrônica de combustíveis para motores àexplosão, a gasolina, a óleo Diesel ou bio-Diesel ou sistemasmulticombustível (Flex Fuel);• Controladores da tração, acionadores de air bags e sistemas anti-bloqueiodos freios (freios ABS) em automóveis, motocicletas, ônibus e caminhões;• Equipamento de geolocalização (GPS) e de rastreamento de veículos e

cargas;• Calculadoras eletrônicas e agendas eletrônicas de bolso;• Controladores eletrônicos de eletrodomésticos, como fornos microondas,

máquinas de lavar e também dos refrigeradores e aparelhos de ar condicionado mais modernos;• Aparelhos de TV com controle remoto, CD players, DVD players e Blue-Ray Disc players;• Equipamentos médicos; • Alarmes programáveis para residências e comércio; • Videogames; • Receptores de TV por satélite e de TV por cabo coaxial; • Televisores digitais com telas a LCD ou plasma e monitores de

computador de LCD;• Robôs industriais. 

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"Breve histórico dos Sistemas Eletrônicos Embarcados:"

 Nos primeiros anos dos computadores digitais na década de 1940, oscomputadores eram por vezes dedicados a uma única tarefa. Eram,entretanto, muito grandes para serem considerados embarcados. O conceitode controlador programável foi desenvolvido algum tempo depois. O

 primeiro sistema embarcado reconhecido mundialmente foi o ApolloGuidance Computer, desenvolvido nos EUA por Charles Stark Draper noMIT para a NASA. O "computador de guia", que operava em tempo real,

era considerado o item eletrônico mais arriscado do projeto Apollo. No projeto desenvolvido pelo MIT foram usados circuitos integradosmonolíticos para reduzir o tamanho e peso do equipamento e aumentar asua confiabilidade.

O primeiro sistema eletrônico embarcado que foi produzido em grandequantidade foi o computador guia do míssil nuclear norte-americano LGM-30 (Míssil Minuteman), lançado em 1961, que possuía um disco rígido paraa memória principal. Quando a segunda versão do míssil entrou em

 produção em 1966, o computador guia foi substituído por um novo, sem odisco rígido, que constituiu o primeiro uso em grande volume de circuitosintegrados.

Desde suas primeiras aplicações na década de 1960, os sistemas eletrônicosembarcados vêm reduzindo seu preço. Também tem havido um aumento no

 poder de processamento e funcionalidade. Em 1978 foi lançada pela National Engineering Manufacturers Association dos EUA uma norma paramicrocontroladores programáveis. Em meados da década de 1980, várioscomponentes externos foram integrados no mesmo chip do processador, o

que resultou em circuitos integrados chamados microcontroladores e nadifusão dos sistemas eletrônicos embarcados.

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 Atualmente, com a disponibilidade de microcontroladores a um customenor que US$ 1, tornou-se viável substituir componentes analógicoscaros como potenciômetros e capacitores por eletrônica digital controlada

através de pequenos microcontroladores. Assim sendo, o público leigo nãosabe que sua vida é repleta de microcontroladores, embutidos emdispositivos corriqueiros. Por exemplo, o acionamento do relógio de umforno microondas é feito por um pequeno microcontrolador, que recebe,interpreta e aciona o equipamento a partir dos comandos do teclado.Também o aparelho de TV moderno possui pelo menos ummicrocontrolador, que recebe os comandos do controle remoto e aciona asvárias funções. O mesmo ocorre com aparelhos de DVD e até emequipamento de som doméstico de baixo custo. O telefone celular é umnotável exemplo de um equipamento eletrônico do tipo embedded system,

 pois possui em seu interior um microprocessador, que executa diversasfunções a partir da programação básica, juntamente com as opçõesdefinidas pelo usuário. Nos automóveis, além do sistema de injeçãoeletrônica, encontram-se microcontroladores no equipamento de som, nascentrais de alarme, no sistema anti-bloqueio dos freios (freios ABS) e nosistema de acionamento dos airbags. Assim sendo, os veículos maissofisticados fazem uso de uma grande quantidade de microcontroladores;uma fonte consultada afirma que o automóvel BMW 850i possui mais de100 microcontroladores em seu interior.

Um episódio curioso ocorreu em uma das primeiras conferências em que sediscutiu o impacto dos microcontroladores na eletrônica, realizado em 1975no Hotel Hilton na cidade de Nova Iorque (EUA). Um dos palestrantes,Danny Hillis da empresa Thinking Machines Corporation, previu que omercado mundial de microcontroladores seria em poucos anos na faixa demilhões de unidades produzidos a cada ano. Um dos participantes doauditório manifestou-se contra esta idéia, afirmando que nunca seriamnecessários tanto microcontroladores no mundo. Segundo este participante

não identificado, o futuro descrito pelo palestrante seria como setivéssemos “um microcontrolador em cada quarto deste hotel”. De fato,

 poucos anos depois outro evento realizou-se no mesmo Hotel Hilton, quenesta época acabara de instalar fechaduras eletrônicas nos apartamentos,acionadas por um cartão magnético entregue ao hóspede. Ou seja, havia ummicrocontrolador em cada quarto do hotel, embutido na fechadura das

 portas dos apartamentos.

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http://dqsoft.blogspot.com.br/2008/01/microcontrolador-texas-msp430.html 

Microcontrolador Texas MSP430O MSP430 é uma entrada relativamente recente no mercado de microcontroladores.Com consumo muito baixo e uma arquitetura de 16 bits voltada para linguagens dealto nível, ele é uma alternativa muito interessante às consagradas famílias PIC e8051.

 As informações que se seguem vem da documentação do MSP430 (que pode ser obtida aqui), do material fornecido no MSP430 Day e da minha experiência dedesenvolvimento de software para os modelos MSP430F2011 e MSP430F2121.Arquitetura do MSP430 

Os microcontroladores PIC e 8051 possuem arquiteturas esquisitas, dividindo amemória em regiões distintas que precisam ser acessadas por instruçõesespecializadas. O resultado é uma dificuldade tanto para a programação assembler como para a construção de compiladores.

O MSP possui uma estrutura de 16 bits, tanto na capacidade de processamento daunidade lógica aritmética como nos registradores de trabalho e no endereçamento dememória. Ram, Flash e controle dos periféricos compartilham este mesmo espaço deendereçamento e são manipulados pelas mesmas instruções de acesso á memória.

Uma diferença em relação ao PIC é que o MSP430 não possui memória EEProminterna. Por outro lado ele dispõe de 4 áreas de 64 bytes de memória Flash quepodem ser usadas para salvar parâmetros de forma não volátil.

O MSP dispõe de 16 registradores de 16 bits (R0 a R15), dos quais 12 são de usogeral (R4 a R15). R0 é o contador de programa, R1 é o ponteiro da pilha e R2 é o

status do processador. R2 e R3 são geradores de constantes (usados como operandogeram os valores 0, 1, 2, 4, 8 e 0xFFFF).

Modelos mais recentes expandem a arquitetura para endereços de 20 bits, parasuportar um quantidade maior de memória.

Sistema Flexível de Clock 

O MSP430 possui diversas opções de clock, que podem inclusive ser mudadasdurante a execução para reduzir o consumo em momentos de espera e aumentar odesempenho na hora de processar.

Dependendo do modelo, existem até 4 fontes possíveis para o sinal de clock:  VLOCLK: clock interno de 12KHz de baixíssimo consumo.

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  LFXT1CLK: clock lento gerado por um cristal ou ressonador externo,tipicamente um cristal padrão de relógio de 32.768KHz (que fornece uma base detempo de 1 segundo bastante precisa).

  XT2CLK: clock rápido gerado por um cristal ou ressonador externo.

  DCOCLK: clock interno gerado por um digital controlled oscillator (DCO) de até

16MHz com alguns valores pré-calibrados na fábrica para baixo erro.Os sinais destas fontes podem ser dirigidos para três usos:  ACLK: clock auxiliar para os dispositivos (por exemplo o temporizador), podeser VLOCLK ou LFXT1CLK, dividido por 1, 2, 4 ou 8.

  MCLK: clock mestre, usado pela CPU. Pode vir de qualquer uma das fontesdividida por 1, 2, 4 ou 8.

  SMCLK: clock sub-principal (!), pode ser usado nos dispositivos. Também podevir de qualquer uma das fontes dividida por 1, 2, 4 ou 8.

Baixo consumo 

Com todos os clocks parados (LPM4 - Low Power Mode 4), o MSP430 consome

apenas 0,1 uA para manter o conteúdo da Ram.

Numa situação mais comum (LPM3), é mantido ligado apenas o ACLK para permitir acordar o processador após um determinado período de tempo. Neste caso oconsumo fica em 0,9 uA (para alimentação em 3V).

Em todos os modos de baixo consumo o processador está parado mas é acordadorapidamente (menos de 1 uSeg para o DCO voltar a oscilar na família MSP430F2xx)quando recebe uma interrupção.

Periféricos Internos 

Os vários modelos de MSP430 possuem internamente os periféricos tradicionais demicrocontroladores:

  Entradas e Saídas Digitais: todos os modelos possuem e/s digital comcapacidade de interrupção (por borda de subida ou descida), pull-up e pull-downconfiguráveis.

  Watchdog Timer (WDT): também presente em todos os modelos, resseta oprocessador se não for periodicamente desarmado (usado para colocar o processador em uma situação conhecida no caso de alguma falha de programação).

  Timers: o MSP430 difere um pouco de outros micontroladores pelo fato decada timer ter um único registrador de contagem e múltiplos registradores de

comparação/captura. No modo continuous o registrador de contagem é continuamenteincrementado por um dos clock (dando a volta quando atinge 0xFFFF) e interrupçõesde tempo real são geradas quando o registrador de contagem atingem o valor de umdos registradores de comparação. No modo up a contagem vai de 0 até o valor de umdos registradores de comparação, este modo pode ser usado para gerar um sinalPWM em um pino. Na operação de captura uma interrupção é gerada quando ocorre amudança de sinal em um pino, neste instante o valor no registrador de contagem écopiado para o registrador de captura.

  Comparador Analógico: compara o sinal presente em um pino com umareferência interna ou externa. Útil, por exemplo, para detectar bateria baixa.

  Conversor A/D: não disponível em todos os modelos, codifica o nível de um

sinal analógico em um valor digital de 10 ou 12 bits (dependendo do modelo).

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  USART: não diponível nos modelos mais simples, implementa comunicaçãoserial síncrona ou assíncrona.

Os modelos mais sofisticados possuem capacidade de DMA (tansferência automáticaentre um bloco de memória e um dispositivo), interface I2C, um multiplicador por hardware (útil para endereçar vetores de estruturas) e conversor digital analógico.

 Alguns modelos incluem um sensor de temperatura. A família MSP430x4xx inclui ainda um controlador de LCD.

Programação e Debug a Baixo Custo 

Os modelos MSP430F20xx permitemprogramação e debug através de um dispositivo semelhante a um pen-drive (eZ430-F2013), através de uma conexão chamada pela Texas de Spy-By-Wire. O custo destedispositivo nos EUA é de apenas U$20, no Brasil ele pode ser encontrado por R$100. A única restrição que encontrei foi o baixo número de breakpoints por hardware.

Uma vantagem adicional é que o programador vem com uma versão limitada do IAR

Embedded Workbench Kickstart. Trata-se de uma IDE e compilador C bastanterazoáveis. A limitação do compilador gratuito é de 4K de código, mais que sufientepara aplicações simples.

Se os até 2K de Flash dos modelos MSP430F20xx forem insuficientes e você optar pelos modelos MSP430F21xx, você vai precisar de um programador JTAG. O MSP-FET430UIF suporta todos os modelos e custa US$100 nos EUA (R$720 no Brasil!).Ele vem com o mesmo pacote de software que o eZ430-F2013.

Uma limitação nos dois casos é a ausência de um software de gravação standalone(por exemplo para uso na produção). Nos dois casos a gravação é feita disparando oDebug na IDE.

Baixo Custo (Em Termos) 

Uma limitação para o hobista é que a maioria dos modelos está disponível apenas emencapsulamento do tipo surface-mounted. Apenas os modelos MSP430F20xx estãodisponíveis no encapsulamento PDIP).

No folheto que está no site da Texas estão os preços sugeridos para revenda nosEUA, para mil peças. O modelo mais barato (MSP430F2001) estava a $0,55 quandoconsultei. Entretanto, este modelo tem apenas 1K de Flash e 128 bytes de Ram, o quelimita muito suas aplicações principalmente quando programado em C. O

MSP430F2121, com 4K de Flash e 256 bytes de Ram, estava a $1,35.No Brasil, para compras unitárias, o preço é mais alto. O modelo NSP430F2013 (2K

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de Flash, 128 bytes de Ram, USART) tem preço EUA $1,65, no Brasil é vendido por R$12,23 (preço verificado na Farnell).