Sistemas Embarcados: Arduino e PCduino

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1 Sistemas Embarcados: Arduino e PCduino Gabriel Reis Ruela¹ Ygor Gonçalves² Resumo Neste trabalho, apresentamos sobre sistemas embarcados, sendo mais específico nas plataformas: Arduino e PCduino. Estes sistemas são microcontroladores, contendo não somento um hardware, mas contendo também um software. Abstract In this work, we present about embedded systems, being more specific on platforms: Arduino and PCduino. These systems are microcontrollers, containing not only hardware, but also containing a software. 1. Introdução Temos observado que o mundo hoje em dia caminha em direção a um mundo robotizado. Criação de competições de robótica, pesquisas sendo realizadas para implantar robores nas indústrias ou em locais de trabalho de grande risco, carros autônomos, e etc. Mas para esses robôs funcionarem precisa-se da utilização de um computador (sabendo que um computador é formado de: unidade lógica aritmética, unidade de controle, memória, entrada e saída) para que, a parte autônoma de um robô seja desenvolvida, pois a mesma é feita por softwares, programações para o próprio. E para facilitar, foram criados os sistemas embarcados, pelo fato de que, hoje em dia está na época de ser desenvolvidos sistemas em escala pequena, ou micro. Para isto, foram inventados os sistemas embarcados microcontroladores, que são pequenos computadores. A placa Arduino baseia-se num microcontrolador muito versátil que vai além de uma interface passiva de aquisição de dados, pode também operar sozinha no controle de vários dispositivos, tendo assim uma aplicação em instrumentações embarcadas e em robótica. Essa placa, tanto a parte de eletrônica, o hardware e o software é disponibilizado gratuitamente pelo fabricante no próprio site, fazendo assim que, pesquisadores, técnicos, engenheiros, professores e alunos se reúnem em blogs para troca de informações sobre a placa e o seu sistema, e também disponibilizando que, cada país tenha seu próprio fabricante da placa, tornando ela com um preço mais barato e mais acessível aos estudantes deste sistema embarcado. 2. Arduino A placa Arduino veio de uma ideia na Itália em 2005, por um professor chamado Massimo Banzi. Este professor queria ensinar aos seus alunos o conceito de programação e eletrônica, porém, enfrentava um grande problema, não tinha placas de baixo custo no mercado, e isso dificultava os alunos de possuírem uma placa. Com isso, decidiu criar uma placa de baixo custo e que fosse semelhante à estrutura de um computador. Nomeiou esta placa de Arduino, e foi um sucesso na época e continua sendo até os dias de hoje.

2 Existem vários modelos da placa arduino: Uno, Leonardo, Mega ADK, Mega 2560, LilyPad, Mini, Pro Mini, Micro, Nano, Fio, Due, Yun, Robot, Esplora, Ethernet, Pro, Tre. Arduino UNO: Possui 14 pinos digitais de Output e Input, 6 Inputs analógicos, conexão USB e mais. Seu nome vem de 1 em italiano, o que significa que vem da versão 1.0 do Arduino. Ele pode ser alimentado tanto por uma fonte externa, como por exemplo: uma bateria, fontes, tudo dentro de 6 a 20 Volts, e também pode ser alimentado pela conexão USB. Figura 1: Arduino UNO Arduino Leonardo: Contém o mesmo número de pinos do Arduino UNO, tanto pinos de Input analógica quanto pinos de Input digital. A diferença deles está basicamente na alimentação externa. Possui a limitação de tensão de 6 a 20 Volts, mas se for aplicada uma tensão abaixo de 7 Volts, influencia na oscilação da tensão na placa, ou seja, a alimentação fica instável. E se for aplicada uma tensão acima de 12 Volts, o regulador de tensão da placa pode sobreaquecer e danificar a plataforma, o que é um grande problema. Então o recomendado é alimentar com tensões de 7 até 12 Volts. Figura 2: Arduino Leonardo

3 Arduino Mega: As plataformas Arduino Mega ADK e Mega 2560 possui as mesmas características, mas o que diferencia é que, o Arduino Mega ADK possui uma interface USB para se conectar com smartphones com o sistema baseado em Android. Ambos possui 54 pinos digitais de entrada/saída (onde 15 pode ser usada como saídas PWM), 16 entradas analógicas, 4 UART s (portas de saída de hardware) e com um clock de 16 MHz. Figura 3: Arduino Mega Arduino LilyPad: A placa Arduino LilyPad foi feita em um modelo pequeno e redondo, presume-se que foi para a aplicação em tecidos têxteis. Existem 4 tipos de Arduino LilyPad, que são: LilyPad, LilyPad USB, LilyPad Simples e LilyPad SimpleSnap.Eles possuem números de pinos diferenciados, sendo que, o LilyPad possui 14 pinos digitais e 6 analógicas, e os outros (LilyPad USB, LilyPad Simples e LilyPad SimpleSnap) possui 9 pinos digitais e 4 analógicos. Todos eles possui uma entrada de alimentação para baterias.

4 Figura 4: Arduino LilyPad Arduinos Pequenos: Arduinos como o Mini, Pro Mini, Micro, Nano e Fio, são considerados Arduinos pequenos, pelo fato de possuir um tamanho físico pequeno. Eles possuem 14 pinos digitais de entrada/saída, dentre os 14, 6 oferecem saídas PWM, e também 8 entrada analógicas. Arduino Due: Essa plataforma é a primeira baseada em um processador ARM de 32 bits. Possui mesma quantidade de pinos de um Arduino Mega, porém ele é muito mais potente. Também possui um chip ATMEL SAM3X8E ARM CPU Cortex-M3. Contendo um clock de 84 MHz, conexão OTG USB e um conector para fonte. Figura 5: Arduino Due Arduino Yun: Ele é basicamente o mesmo que um Arduino UNO, o que diferencia é que ele vem com capacidade de se conectar a uma rede WIFI, o que é muito vantajoso.

5 Figura 6: Arduino Yun Arduino Robot: É a primeira plataforma que vem com rodas. Possui dois processadores, um em cada lado da placa. A plataforma tem muito de seus pinos mapeados para sensores e controladores de motor. Possui também um alto falante, display LCD, Leitor de cartão SD, teclado com 5 teclas, compartimento de bateria AA, sensores IR, etc. Figura 7: Arduino Robot 3. PCduino Em 2013 foi um ano bem movimentado para os hobbyistas de embarcados, foi o ano em que o número de projetos de crowdfunding de dispositivos, A ideia da criação do pcduino foi nessa época, pela a LinkSprite, pcduino é uma plataforma PC mini que executa um sistema operacional PC-like, como Lubuntu e Android 4.0 ICS, com um processador Allwinner A10 e 1GB de RAM e 1 GHz de clock, a pequeno custo.

6 4. Rapsberry PI Figura 8: PCduino Foi lançado em fevereiro de 2012 (os primeiros compradores o receberam em abril), praticamente inaugurou a era dos embarcados poderosos de baixíssimo custo com seus US$ 35 de preço, não teve nenhum novo modelo ou melhoria das especificações em É certo que a Raspberry Pi não ficou parada e muitos projetos, como o projeto brasileiro de automação residencial Project Cauã, foram baseados nele. Sua curiosa configuração de um processador ARM11 que atipicamente tem hard-float e uma GPU que inclui um bootloader proprietário têm suporte a GNU/Linux nativo (na arquitetura ARMv6, que é diferente da ARMv7 dos outros dispositivos deste artigo), mas não são hardware open-source, o que impede modificações, revenda ou aprimoramentos por terceiros, consumidores e hobbyistas, ganhamos triplicado: em primeiro lugar, os preços de placas SoM são elevados e o Compute Module, com preço estimado pouco acima de US$ 30, certamente baratear o mercado; em segundo lugar, a breakout board ser liberada como hardware open-source e a liberação do código mostram claramente que finalmente a Raspberry Pi Foundation está ouvindo as críticas e caminhando na direção da abertura; e em terceiro lugar, a configuração deste embarcado ganhará muito mais flexibilidade e usos criativos com as opções que diferentes breakout boards oferecerão.

7 Figura 9: Raspberry PI Referências