Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Pato Branco PLANO DE ENSINO

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1 Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Pato Branco PLANO DE ENSINO CURSO Engenharia Elétrica MATRIZ 510 FUNDAMENTAÇÃO LEGAL Resolução do COEPP nº 155/09 de 10/12/2009 DISCIPLINA/UNIDADE CURRICULAR CÓDIGO PERÍODO SISTEMAS EMBARCADOS SE29EL 9 CARGA HORÁRIA (aulas) AT AP APS AD APCC Total AT: Atividades Teóricas, AP: Atividades Práticas, APS: Atividades Práticas Supervisionadas, AD: Atividades a Distância, APCC: Atividades Práticas como Componente Curricular. PRÉ-REQUISITO SM26EL EQUIVALÊNCIA SE28CP OBJETIVOS Capacitar o aluno a projetar, implementar e otimizar sistemas embarcados. EMENTA Introdução aos sistemas embarcados (SE); contextualização: o que são, onde são usados, estrutura; tecnologias utilizadas em SE: RISC, FLASH, SRAM, SDRAM; processo de desenvolvimento de SE; especificação e projeto de sistemas embarcados; utilização de diagramas de estado no projeto de SE; programação concorrente; rtos (núcleos operacionais de tempo real); escalonamento: técnicas de escalonamento e estimação da execução. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO ITEM EMENTA CONTEÚDO Introdução aos sistemas embarcados; contextualização: o que são, onde são usados, estrutura tecnologias utilizadas em SE: RISC, flash, SRAM, SDRAM tecnologias utilizadas em SE: RISC, flash, SRAM, SDRAM 1.1. o que é um SE; 1.2. exemplos de SEs; 1.3. elementos de um computador; 1.4. visão geral; 1.5. métricas de projeto de SE; 1.6. a tecnologia do processador embarcado; 1.7. a tecnologia dos circuitos integrados; 1.8. a tecnologia do projeto de microprocessadores conjuntos de instruções: CISC e RISC; 2.2. tecnologias de memórias; 2.3. DRAM; VRAM; SRAM; EPROM; FLASH; 2.4. associação (bancos) de memória; 2.5. paridade; 2.6. encapsulamentos; 2.7. interfaces DRAM; 2.8. técnicas de refresh de DRAM; ROM; RAM; 2.9. hierarquia de memória e cache projeto do sistema; 3.2. projeto do hardware; 3.3. projeto do software; 3.4. PPG(Processador de Propósito Geral)s: introdução; arquitetura básica; 3.5. operação; 3.6. visão do programador; 3.7. microcontroladores; escolhendo um processador 3.8. PPU(Processador de Propósito Único)s (periféricos): introdução; 3.9. timers, contadores e watchdogs; UART; geradores de PWM; controladores de LCD e de teclado; controladores de motores de passo; conversores A/D;

2 relógios real-time; PPE(Processador de Propósito Específico)s: introdução; projeto da lógica combinacional; projeto da lógica sequencial; projeto do processador sob encomenda; interfaces: introdução; diagramas de tempo; protocolo de hardware; interface com um PPG; arbitragem; arquitetura de barramento multinível; modelos de computação: introdução; modelo de programação sequencial; modelo de máquina de estados; modelo de processos concorrentes; outros modelos Multitarefa; 4.2. acompanhamento de tarefas; 4.3. comunicação entre tarefas; 4.4. gerenciamento de memória; 4.5. gerenciamento de recursos; rtos e interrupções; 4.6. comunicação típica no RTOS; 4.7. preempção; programação concorrente; RTOS 4.8. aplicabilidade do RTOS; 4.9. o que é um sistema operacional; (núcleos operacionais em tempo real); sistemas operacionais multitarefa; escalonamento: técnicas de algoritmos de escalonamento; inversão de prioridade; escalonamento e estimação de execução tarefas, threads e processos; excecões; modelos de memória; gerenciamento de memória; translação de endereços; rtos comerciais; multitarefa; multitarefa com programação sequencial; RTOS; escalonamento; desenvolvimento de tarefas; e semáforos. PROFESSOR André Macário Barros TURMA ANO/SEMESTRE CARGA HORÁRIA (aulas) 2011/2 AT AP APS AD APCC Total AT: Atividades Teóricas, AP: Atividades Práticas, APS: Atividades Práticas Supervisionadas, AD: Atividades a Distância. DIAS DAS AULAS PRESENCIAIS Dia da semana Segunda Terça Quarta Quinta Sexta Sábado Número de aulas no semestre PROGRAMAÇÃO E CONTEÚDOS DAS AULAS (PREVISÃO) Dia/Mês ou Número de Conteúdo das Semana O que é um SE; exemplos de SEs; elementos de um computador; visão 14 geral; métricas de projeto de SE; a tecnologia do processador embarcado; a tecnologia dos circuitos integrados; a tecnologia do projeto Agosto de microprocessadores; conjuntos de instruções: CISC e RISC; tecnologias de memórias; DRAM; VRAM; SRAM; EPROM; FLASH; associação (bancos) de memória; paridade; encapsulamentos; interfaces DRAM; técnicas de refresh de DRAM; ROM; RAM; hierarquia de memória e cache. Setembro Projeto do sistema; projeto do hardware; projeto do software. 18 9EL

3 PROGRAMAÇÃO E CONTEÚDOS DAS AULAS (PREVISÃO) Dia/Mês ou Conteúdo das Semana PPG(Processador de Propósito Geral)s: introdução; arquitetura básica; operação; visão do programador; microcontroladores; escolhendo um processador; PPU(Processador de Propósito Único)s (periféricos): introdução; timers, contadores e watchdogs; UART; geradores de PWM; controladores de LCD e de teclado; controladores de motores de passo; Outubro conversores A/D; relógios real-time; PPE(Processador de Propósito Específico)s: introdução; projeto da lógica combinacional; projeto da lógica sequencial; projeto do processador sob encomenda; interfaces: introdução; diagramas de tempo; protocolo de hardware; interface com Novembro/ Dezembro um PPG; arbitragem; e arquitetura de barramento multinível. Modelos de computação: introdução; modelo de programação sequencial; modelo de máquina de estados; modelo de processos concorrentes; outros modelos; multitarefa; acompanhamento de tarefas; comunicação entre tarefas; gerenciamento de memória; gerenciamento de recursos; rtos e interrupções; comunicação típica no RTOS; preempção; aplicabilidade do RTOS; o que é um sistema operacional; sistemas operacionais multitarefa; algoritmos de escalonamento; inversão de prioridade; tarefas, threads e processos; excecões; modelos de memória; gerenciamento de memória; translação de endereços; rtos comerciais; multitarefa; multitarefa com programação sequencial; RTOS; escalonamento; desenvolvimento de tarefas; e semáforos. Número de 16 PROCEDIMENTOS DE ENSINO AULAS TEÓRICAS Aula expositiva e dialogada, com abordagem dos conteúdos no quadro ou em dispositivos multimídia, acompanhada de realização de exercícios em sala ou indicados para serem resolvidos fora de aula. As aulas teóricas são, em geral, expositivas e dialogadas, com pausas para perguntas a serem realizadas pelos alunos ou, na falta delas, pelo professor, a cada unidade de raciocínio concluída e são compostas pelas seguintes partes: breve revisão do assunto abordado nas aulas anteriores; verificação - da parte ou do todo - de exercícios propostos da aula anterior; exposição do tópico principal do encontro; e proposição de exercícios práticos e analíticos a serem realizados durante e/ou depois da aula. Os principais recursos didáticos utilizados são: a) o datashow para a exposição do assunto e para proposição e realização de exercícios; e b) o quadro magnético, para a realização de exercícios cuja estratégia pedagógica não permita sua exposição no datashow. ATENÇÃO: praticamente todo o material está em inglês. Não é permitida a saída ou entrada da sala de aula sem o prévio (logo no início da aula ou antes da mesma) consentimento do professor. Alunos em atraso deverão aguardar pelo início do próximo tempo de aula. AULAS PRÁTICAS As aulas práticas tem o objetivo de aplicar os conhecimentos apresentados nas aulas teóricas, bem como abordar as ferramentas profissionais utilizadas para o projeto e implementação dos circuitos apresentados também naqueles encontros. Há aulas práticas programadas para uma ou mais das atividades a seguir: a) práticas laboratoriais utilizando instrumentação, geralmente através de roteiro de procedimentos; b) resolução de exercícios; c) trabalhos a serem desenvolvidos em laboratório; d) dinâmicas de grupo; e) avaliações orais; ou outras estratégias pedagógicas. As atividades serão determinadas pelo professor a depender do desempenho da turma. ATENÇÃO: praticamente todo o material está em inglês. Não é permitida a saída ou entrada da sala de aula sem o prévio (logo no início da aula ou antes da mesma) consentimento do professor. Alunos em atraso deverão aguardar pelo início do próximo tempo de aula. ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS De acordo com a Resolução No. 78/09 do COEPP DE 21/08/09, 20% do conteúdo ementário está direcionado à realização atividades, sob a orientação, supervisão e avaliação do professor. Tais atividades podem ser: estudos dirigidos, trabalhos individuais, trabalhos em grupo, desenvolvimento de projetos, atividades em laboratório, atividades de campo, oficinas, pesquisas, estudos de casos, seminários, desenvolvimento de trabalhos acadêmicos, listas de exercícios, entre outras. Estas atividades são determinadas pelo professor a depender do desempenho da turma e sua realização é em horário diferente do destinado às atividades presenciais (aulas teóricas e de laboratório). Data N o. de Tipo de Atividade Há APS programadas para abordagem de um ou mais dos Descrição da Atividade A orientação da APS é realizada através do material fornecido, durante os horários de atendimento do professor e, caso haja, pelos Data entrega Atividade Critérios de Avaliação A APS é realizada de acordo com o perfil de APS que for aplicada (defesa oral, realização de exercício no

4 seguintes tópicos: estudantes monitores da disciplina. a) tecnologias de memória; b) PPGs, PPUs e PSEs; e c) A supervisão é realizada através de verificações dos dos resultados modelos de parciais obtidos pelos alunos em computação; d) período que anteceda a entrega, programação concorrente; e) exceto no período de véspera de entrega designado pelo professor. RTOS; e f) Tal supervisão será durante o escalonamento e horário de atendimento do técnicas. professor. quadro, teste escrito, etc) e compõe a parcela "Atividades" no cômputo das médias parciais da disciplina (ver "Procedimentos de Avaliação"). Os itens (a), (b) e (c) fazem parte da primeira média parcial e o item (c) faz parte da segunda média parcial. ATIVIDADES A DISTÂNCIA Não aplicável. ATIVIDADES PRÁTICAS COMO COMPONENTE CURRICULAR Não aplicável. PROCEDIMENTOS DE AVALIAÇÃO 1) Média Parcial: A média parcial da disciplina é obtida através do seguinte cálculo: MP = (MB1 + MB2) / 2, onde MB1 e MB2 são as médias obtidas no que neste plano de ensino será chamado de 1 o bimestres, respectivamente.. O 1 o bimestre compreenderá atividades acadêmicas de 09/08/2011 a 04/10/2011; O 2 o bimestre compreenderá as demais atividades até o final do semestre letivo. e 2 o 2) Média Final: 2.1) A média final corresponderá ao valor da média parcial, para o caso do aluno ter obtido MP 6,0; 2.2) caso a média parcial esteja abaixo deste valor, o aluno deverá realizar a avaliação de recuperação, a ser realizada da seguinte forma: 2.2.1) MF = (MMP + NRC ) / 2, onde MMP é a maior média das duas parciais e NRC é a nota obtida na prova de recuperação; 2.2.2) A média final, obtida via prova de recuperação, também deverá ser tal que MF 6,0; 3) Médias Bimestrais: Cada média bimestral será obtida através do seguinte cálculo: MB = D (0,70 PRT + 0,25 ATV + 0,05 PTC ), onde D é um fator disciplinar, que varia de 0,0 a 1,0; PRT é uma prova teórica bimestral, que varia de zero a dez; ATV é uma média que corresponderá às atividades desenvolvidas no bimestre, que varia de zero a dez; PTC é uma média que corresponderá à participação do aluno nas aulas, que varia de zero a dez. 3.1) Fator Disciplinar - D: o fator disciplinar é uma nota que inicia o bimestre em 1,0 e recebe ou não decrementos ao longo do bimestre para casos de indisciplina previstos no regimento disciplinar da instituição. 3.2) Prova Teórica Bimestral - PRT: individual e sem consulta. Não é permitido o uso de aparelhos eletrônicos. A primeira prova teórica bimestral ocorrerá em 04/10/2011 e a segunda ocorrerá em 06/12/2011. Serão cobrados nas provas teóricas os conteúdos das aulas práticas e teóricas dos seus respectivos bimestres letivos citados no item (1) destes procedimentos. 3.3) Atividades - ATV: são práticas laboratoriais, seminários, trabalhos, respostas a perguntas em sala e demais dinâmicas previstas para as aulas práticas (ver o item AULAS PRÁTICAS deste plano de ensino). O professor poderá, a seu critério, designar alguma atividade que esteja sendo necessária para que determinado aluno compreenda algum aspecto da matéria que lhe esteja sendo deficitário. Cada uma destas atividades receberá uma nota de zero a dez. Ao final do bimestre, a média aritmética ponderada (algumas atividades poderão valer mais que outras) destas notas corresponderá à média de atividades. 3.4) Participação - PTC: cada aluno recebe uma nota de zero a dez em cada encontro correspondente à sua participação. Encontro é aqui definido como o conjunto de aulas práticas (3) ou teóricas (2) que ocorrer no dia. O aluno receberá a nota 10,0 em participação em um encontro se, durante todo este encontro: a) chegar no horário de início do encontro; b) sair no horário em que o professor o dispensar os alunos do encontro; c) não se ausentar da sala durante o encontro; d) não utilizar note(net)books, celulares ou quaisquer equipamentos eletrônicos durante o encontro, exceto os momentos em que for explicitamente solicitados pelo professor durante a aula; e) não dormir durante o encontro; f) não conversar durante o encontro. Ao final do bimestre, a média aritmética das notas diárias de participação corresponderá à média de participação. A participação não é frequência, isto é, um aluno pode vir para a aula, o que lhe será assegurado o cômputo de frequência para a aula em que compareceu a depender do horário. No entanto isto não implica no mesmo ter recebido nota 10,0 em participação (dependerá dos itens citados anteriormente). Ainda: da mesma forma que os conceitos associados à ética ou à moral de uma pessoa, ou um aluno participa de um encontro ou não participa, ou seja, recebe 10,0 ou zero, respectivamente. Não há, portanto, nota fracionada entre estes valores. Frequência: o número máximo de faltas nesta disciplina é: N = 0,25 ( ) = 0,25 78 = 19,5 19. Observar que o arredondamento é feito pelo programa do Sistema Acadêmico. Considerar, portanto, o arredondamento para baixo, por segurança. Será considerado aprovado o aluno que: a) obtiver uma média final igual ou superior a seis; e b) um número de faltas igual ou inferior a N.

5 Será considerado reprovado o aluno que: a) obtiver as duas médias parciais inferiores a 2,0; ou b) um número de faltas superior a N. Há a possibilidade das atividades propostas atuarem no cômputo da média de uma forma tal que sejam dispensadas as provas teóricas bimestrais. Para tal, o professor observará parâmetros como a participação dos alunos em sala, o número de alunos, a isenção de plágio em hardware e software, entre outros fatores que julgar cabíveis. Prova de Recuperação: será em 13/12/2011, prova escrita e individual, cujo conteúdo é a integralidade das aulas teóricas e práticas do semestre letivo. REFERÊNCIAS Referências Básicas: PEREIRA, Fábio. Tecnologia ARM: microcontroladores de 32 bits. São Paulo: Érica, SOUZA, David José. Desbravando o PIC: ampliado e atualizado. 12 ed. São Paulo: Érica, TAUB, Herbert. Circuitos digitais e microprocessadores. São Paulo: McGrall-Hill, LIVRO-TEXTO. Referências Complementares: BALL, Stuart. Embedded Microprocessor Systems: real world design. 3 ed. New York: Newnes, DUBEY, Rahul. Introduction to embedded system design using field programmable gate arrays. Gandhinagar, Gujarat: Springer, LABROSSE, Jean J. Embedded Systems Building Blocks: complete and ready-to-use modules in C. 2 ed. Berkeley (CA): CMP Books, LI, Qing; YAO, Caroline. Real-time concepts for embedded systems. San Francisco: CMP Books, OLIVEIRA, André Schneider. Sistemas embarcados: hardware e firmware na prática. São Paulo: Ed. Érica, ORIENTAÇÕES GERAIS Assinatura do Professor Assinatura do Coordenador do Curso