Este trabalho propõe uma nova abordagem para o desenvolvimento de sistemas embarcados, através da combinação da abstração e propriedades de verificação de modelos da linguagem declarativa Alloy com a ampla aceitação de Java na indústria. A abordagem surge no contexto de que a automação de software no domínio embarcado tornou-se extremamente necessária, uma vez que atualmente a maior parte do tempo de desenvolvimento é gasta no projeto de software de produtos tão restritos em termos de recursos. As ferramentas de automação de software embarcado devem atender a demanda por produtividade e manutenibilidade, mas respeitar restrições naturais deste tipo de sistema, tais como espaço de memória, potência e desempenho. As ferramentas de automação de projeto lidam com produtividade e manutenibilidade ao permitir especificações de alto nível, tarefa difícil de atender no domínio embarcado devido ao comportamento misto de muitas aplicações embarcadas. Abordagens que promovem meios para verificação formal também são atrativas, embora geralmente sejam difíceis de usar, e por este motivo não são de grande auxílio na tarefa de reduzir o tempo de chegada ao mercado do produto. Através do uso de Alloy, baseada em lógica de primeira-ordem, é possível obter especificações em altonível e verificação formal de modelos com uma única linguagem. Este trabalho apresenta a poderosa abstração proporcionada pela linguagem Alloy em aplicações embarcadas, assim como regras para obter automaticamente código Java a partir de modelos Alloy. A geração de código Java a partir de modelos Alloy, combinada a uma ferramenta de estimativa, provê exploração de espaço de projeto, atendendo assim as fortes restrições do projeto de software embarcado, o que normalmente não é contemplado pela engenharia de software tradicional. / This work proposes a new approach for embedded software development, by combining the abstraction and model verification properties of the Alloy declarative language with the broad acceptance in industry of Java. The approach comes into play since software automation in the embedded domain has become a major need, as currently most of the development time is spent designing software for such hardconstrained resources products. Design automation tools for embedded systems must meet the demand for productivity and maintainability, but constraints such as memory, power and performance must still be considered. Design automation tools deal with productivity and maintainability by allowing high-level specifications, which is hard to accomplish on the embedded domain due to the mixed behavior nature of many embedded applications. Approaches that provide means for formal verification are also attractive, but their usage is usually not straightforward, and for this reason they are not that helpful in dealing with time-tomarket constraints. By using Alloy, based in first-order logic, it is possible to obtain high-level specifications and formal model verification with a single language. This work shows the powerful abstraction provided by the Alloy language for embedded applications, as well as rules for obtaining automatically Java code from Alloy models. The Java source code generation from Alloy models, combined with an estimation tool, provides design space exploration to match tight embedded software design constraints, what is usually not taken into account by standard software engineering techniques.

Sofisticadas técnicas para estimação de modelos baseadas em simulação, os filtros de partículas ou métodos de Monte Carlo Seqüenciais, foram empregadas recentemente para solucionar diversos problemas difícieis no campo da robótica móvel. No entanto, o sucesso dos fitros de partículas limitou-se à computação de parâmetros em espaços de baixa dimensionalidade. Os atuais esforços de pesquisa em robótica móvel têm comecado a explorar certas propriedades estruturais de seus domnios de aplicação que envolvem a utilização de filtros de partculas em espacos de maior dimensão, aumentando consideravelmente a complexidade da simulação envolvida. Simulações estatsticas dessa natureza requerem uma grande quantidade de numeros pseudo-aleatorios que possam ser gerados eficientemente e atendam a certos criterios de qualidade. O processo de geração de numeros pseudo-aleatorios torna-se o ponto crtico de tais aplicações em termos de desempenho. Neste contexto, a computação reconguravel insere-se como uma tecnologia capaz de satisfazer a demanda por alto desempenho das grandes simulações estatsticas pois sistemas baseados em arquiteturas reconguraveis possuem o potencial de mapear computação em hardware visando aumento de eficiência sem comprometer seriamente sua exibilidade. Tecnologias reconguraveis também possui o atrativo de um baixo consumo de energia, uma caracterstica essencial para os futuros robôs moveis embarcados. Esta dissertação apresenta a implementação um sistema embarcado baseado em FPGA e projetado para solucionar o problema de localização de robôs por meio de tecnicas probabilsticas. A parte fundamental de todo este sistema e um veloz gerador de numeros aleatorios mapeado ao hardware reconguravel que foi capaz de atender rígidos criterios estatsticos de qualidade / Sophisticated techniques for estimation of models based on simulation, particle filters or Sequential Monte Carlo Methods, were recently used to solve many difficult problems in the field of mobile robotics. However, the success of particle filters was limited to the computation of parameters in low dimensionality spaces. The current research efforts in mobile robotics have begun to explore some structural properties of their application\'s domain involving the use of particle filters in spaces of a higher dimension, greatly increasing the complexity of the involved simulation. Statistical simulations of this nature require a lot of pseudorandom numbers that can be generated efficiently and meet certain quality criteria. The process of generating pseudorandom number becomes the critical point of such applications in terms of performance. In this context, reconfigurable computing is a technology capable of meeting the demand for high performance of large statistical simulations because systems based on reconfigurable architectures have the potential to map computation to hardware aiming to increase eficiency without a serious drawback in exibility. Reconfigurable technologies are also attractive because of their low energy consume, a essential feature for the future mobile robots. This dissertation presents an implementation of a FPGA based embedded system designed to solve the robot localization problem by the means of probabilistic technics. The fundamental part from the whole system is a fast random number generator mapped to reconfigurable hardware wich atends a rigid quality criteria

A geração solar fotovoltaica em painéis de silício tem se destacado como uma maneira limpa e renovável de atender à demanda por energia elétrica. Este trabalho apresenta o projeto, construção e testes de um sistema autônomo para obtenção da curva IV e caracterização de painéis fotovoltaicos comerciais instalados em campo. Após um estudo do problema de medição de painéis solares, uma especificação da Solução foi concebida. Com base na especificação, foram realizados o projeto elétrico, a construção de protótipos, a escrita do software de medição e os testes de validação em laboratório. Para validação definitiva do hardware desenvolvido, foram realizados testes em campo utilizando um painel solar comercial. Após a tomada de dados e análise dos resultados, conclui-se que o dispositivo concebido atende aos requisitos especificados e cumpre sua proposta inicial. A metodologia empregada neste trabalho pode ser utilizada para geração de outros instrumentos com finalidade similar ou idêntica. / Photovoltaic solar generators, using silicon panels, have grown popular as a clean and renewable way to supply electrical energy. This work presents the project, construction and testing of an autonomous system for IV curve tracing and characterization of commercial photovoltaic panels deployed in the field. After a study how to properly measure solar panels, a Solution was put in a form of a specification. From specifications, the following phases took place: electrical project, prototype construction, software development and lab testing. To perform final validation of the developed hardware, a field test with a commercial solar panel was performed. After collecting and analyzing data from, it was concluded that the design fulfills the required specifications and intended goals. The methodology employed in this work and be utilized to generate other measuring instruments with similar or identical function.

Os veículos automotivos pesados possuem funcionalidades particulares e aplicação em ambiente agressivo. Para garantir melhores desempenho, segurança e confiabilidade aos equipamentos eletrônicos embarcados, é necessário o aperfeiçoamento dos métodos e processos de desenvolvimento de software embarcado automotivo. Considerando a metodologia de desenvolvimento baseada em modelos (MBD) como um método em ascensão na indústria automotiva, este trabalho pesquisa contribuições nas atividades de engenharia de requisitos, otimização e validação do software, de forma a comprovar a eficácia do método e ferramentas utilizadas na busca pela qualidade final do produto (veículo comercial pesado). A base do trabalho refere-se à aplicação dos conceitos de integração de requisitos à simulação (MIL - Model in the Loop), comparação da otimização do software gerado automaticamente entre ferramentas comuns (IDE’s) e as baseadas em modelo, validação e cobertura do software gerado e uma forma alternativa de aumento da cobertura do código testado. / The automotive heavy-duty vehicles have particular functionalities and aggressive environment application. To ensure better performance, safety and reliability to electronic embedded equipment, it is necessary to invest in methods and process improvements in automotive software development. Considering Model Based Design (MBD) as an ascending development method in automotive industry, this work looks towards contributions in requirements engineering, software optimization and validation, in order to prove the method and tools efficiency in the final product quality (heavy-duty vehicle). This work refers to the appliance of requirement engineering integration to the simulation (MIL - Model in the Loop), comparison between optimization in usual programming tools (IDE’s) and Model Based Design tools, validation and software code coverage, and an alternative way of increasing code coverage of a tested code.

Os sistemas embarcados automotivos são caracterizados por sistemas computacionais que suportam funcionalidades na forma de softwares embarcados para proporcionar aos usuários maior conforto, segurança e desempenho. Entretanto, existe uma grande quantidade de funções integradas que elevam o nível de complexidade de forma que se deve utilizar métodos e ferramentas de projetos adequados para garantir os requisitos funcionais e não funcionais do sistema. Todo o projeto de software embarcado automotivo deve iniciar com a definição de requisitos funcionais e de acordo com a dinâmica do subsistema que uma ECU (Electronic Control Unit) irá controlar e/ou gerenciar, deve-se ainda definir os requisitos temporais. Uma função automotiva pode ter requisitos temporais do tipo, período de ativação, atraso fim-a-fim, deadline entre outras que por sua vez estão estritamente relacionadas com as características da arquitetura de hardware utilizada. Em um sistema automotivo, tem-se uma arquitetura de computação embarcada distribuída em que existem tarefas e mensagens que trocam sinais entre si e podem ter requisitos temporais que devam ser atendidos. A análise temporal para verificação e validação dos requisitos temporais pode ser realizada ao nível de arquitetura distribuída, tarefas e instruções sendo que a utilização adequada de métodos e ferramentas é uma condição necessária para sua verificação. Desta forma, apresenta-se uma descrição do estado da arte de análise temporal em sistemas embarcados automotivos, suas propriedades e a utilização das ferramentas da Gliwa para avaliar se os requisitos temporais são atendidos. Um exemplo ilustrativo foi implementado com o propósito de apresentar como os métodos, processos e ferramentas devem ser aplicados para verificar se os requisitos temporais definidos previamente no início do projeto foram atendidos e para que em um sistema já existente possam suportar funções adicionais com requisitos temporais a serem garantidos. É importante verificar que as ferramentas de análise temporal, tem o propósito ainda de verificar se os recursos computacionais estão sendo utilizados de acordo com o especificado no início do projeto. / Automotive embedded systems are characterized by computer systems that support embedded software functionalities to provide users with greater comfort, security and performance. However, there are a number of integrated functions that raise the level of complexity so that appropriate design methods and tools must be used to guarantee the functional and non-functional requirements of the system. All automotive embedded software design must begin with the definition of functional requirements and according to the dynamics of the subsystem that an ECU (Electronic Control Unit) will control and/or manage, it is necessary to define the time requirements. An automotive function may have time requirements of type, activation period, end-to-end delay and deadline among others which in turn are strictly related to the characteristics of the hardware architecture used. In an automotive system there is a distributed embedded computing architecture in which there are tasks and messages that exchange signals between them and may have timing requirements that must be met. The timing analysis for verification and validation of timing constrains can be carried out at the level of distributed architecture, tasks and instructions, and the proper use of methods and tools is a necessary condition for their verification. In this way, a description of the state of the art of timing analysis in automotive embedded systems, their properties and the use of the tools of Gliwa to evaluate if the timing constrains are met. An illustrative example has been implemented with the purpose of presenting how the methods, processes and tools should be applied to verify that the time requirements defined at the beginning of the project are met and that in an existing system can support additional functions with requirements to be guaranteed. It is important to note that timing analysis tools are still intended to verify that computational resources are being used as specified at the beginning of the project.

CNPq / Sistemas embarcados são sistemas computacionais projetados para aplicações específicas, os quais estão presentes em praticamente todos os dispositivos eletrônicos atuais. A utilização de um sistema operacional (SO) é uma maneira de simplificar o desenvolvimento de software, livrando os programadores do gerenciamento do hardware de baixo nível e fornecendo uma interface de programação simples para tarefas que ocorrem com frequência. A alta complexidade dos computadores pessoais atuais torna a utilização de um SO indispensável. Por outro lado, sistemas embarcados são arquiteturas limitadas, geralmente com muitas restrições de custo e consumo. Devido às demandas adicionais impostas por um SO, os desenvolvedores de sistemas embarcados enfrentam a crítica decisão quanto à adoção ou não de um SO. Nesta dissertação, apresenta-se uma série de critérios a fim de auxiliar os projetistas de sistemas embarcados na decisão quanto ao uso ou não de um SO. Além disso, outros critérios são apresentados com o intuito de guiar a seleção do SO mais adequado às características do projeto. Adicionalmente, escolheu-se 15 sistemas operacionais para serem analisados de acordo com os critérios apresentados, os quais podem ser utilizados como base para o processo de seleção de um SO. Adicionalmente, a fim de avaliar o impacto da adoção de um SO em um projeto embarcado, apresenta-se um estudo de caso no qual uma aplicação modelo (uma estação meteorológica embarcada) foi desenvolvida em três diferentes cenários: sem um SO, usando um SO de tempo real (µC/OS-II), e usando um SO de propósito geral (uClinux). Uma FPGA e um SoPC foram utilizados para obter uma plataforma flexível de hardware apta para acomodar as três configurações. A adoção de um SO proporcionou uma redução de até 48% no tempo de desenvolvimento; em contrapartida, isto aumentou os requisitos de memória de programa em pelo menos 71%. / An embedded system (ES) is a computing system designed for a specific purpose, present essentially in every electronic device. The use of an operating system (OS) is advocated as a means to simplify software development, freeing programmers from managing low-level hardware and providing a simpler programming interface for common tasks. The high complexity of modern desktop computers makes an OS indispensable; embedded systems, on the other hand, are limited architectures, usually severely cost- and power-constrained. Because of the additional demands imposed by an OS, embedded developers are faced with the crucial decision of whether to adopt an OS or not. In this work, we introduce a set of criteria to help determine whether an OS should be adopted in an embedded design. We then go further and establish a series of rules to help decide which OS to pick, if one should be used. In addition, we present a case study in which a sample application (an embedded weather station) was developed under three different scenarios: without any OS, using the µC/OS-II real-time OS, and using the uClinux general-purpose OS. An FPGA and a SoPC were used to provide a flexible hardware platform able to accommodate all three configurations. The adoption of an OS provided a reduction of up to 48% in development time; on the other hand, it increased program memory requirements in at least 71%.

Sistemas de tempo-real embarcados distribuídos se caracterizam pela complexidade e especificidade de seus projetos. Tanto a complexidade quanto a especificidade apresentam forte influência dos diversos requisitos ligados às restrições advindas das três características que distinguem tais sistemas, i.e. presença de fortes restrições temporais, restrições de sistemas embarcados e distribuição de processamento. Estes requisitos, chamados de requisitos não-funcionais, afetam diversas partes do sistema de maneira não uniforme, tornando-se por esta razão difícil o seu gerenciamento. Metodologias orientadas a objetos não apresentam mecanismos específicos para tratar tais requisitos, o que implica na aplicação de um significativo esforço ao se realizar o reuso ou a manutenção de componentes afetados por requisitos de natureza nãofuncional. Novas tecnologias têm surgido com o objetivo de contornar este problema, notadamente a orientação a aspectos. Este paradigma propõe a separação no tratamento dos requisitos não-funcionais contribuindo com a modularização do sistema. Esta dissertação propõe a aplicação de orientação a aspectos para a especificação de sistemas tempo-real embarcados distribuídos. Para isto realizou-se a adaptação de uma metodologia de desenvolvimento de sistemas orientada a aspectos, a FRIDA (From RequIrements to Design using Aspects), contextualizando-a para o domínio de interesse. A utilização desta metodologia provê suporte ao mapeamento de requisitos em elementos de projeto de modo a promover a rastreabilidade entre as fases de análise e projeto. Na fase de projeto é proposta a utilização de aspectos em conjunto com elementos do perfil RT-UML para o tratamento dos requisitos identificados e especificados na fase de análise. / Distributed real-time embedded systems generally have complex and very specific projects. Those characteristics are influenced by several requirements that have relation with constraints about the time, embedded and distribution restrictions. Those requirements, called non-functional requirements, can affect the whole system in a nonuniform way, what makes it difficult to handle with this kind of requirement. Objectoriented methodologies do not present specific mechanisms to handle those requirements, what imply in a significant effort to perform reuse and maintainability tasks in those components affected by non-functional requirements. New technologies are emerging to fulfill this gap, noteworthy the aspect orientation. This paradigm proposes the separation in handling functional and non-functional requirements, giving a contribution to the system modularity. This dissertation proposes the use of aspect orientation to specify distributed realtime embedded systems. To support this proposal, it was performed an adaptation of an aspect-oriented method called FRIDA (From RequIrements to Design using Aspects). The use of this method supports the mapping of requirements in design model elements, in order to promote traceability between analysis and design phases. The presented approach proposes the use of RT-UML together with aspect oriented elements in design phase aiming to improve the handling of those requirements specified in the analysis phase.

Nos últimos anos os sistemas embarcados tem-se tornado notório nos mercados de eletroeletrônicos de consumo, automação industrial e comercial e em veículos em geral. Grande parte destas aplicações possui restrições temporais, sendo assim caracterizadas como sistemas de tempo real embarcado. Atualmente, a computação distribuída tem alcançado este tipo de sistema e por razão principal em custos desses sistemas, alguns barramentos ou redes de comunicação vêm sendo empregados como plataforma de conexão entre módulos eletrônicos. Um exemplo de aplicação de sistemas embarcados distribuídos e de tempo real é a eletrônica embarcada em veículos automotores, onde se encontram várias unidades de controle eletrônico espalhadas interior desses veículos com diferentes funções e se comunicando via rede de comunicação. Algumas pesquisas importantes nesta área já apresentaram diferentes abordagens em sistemas distribuídos de tempo real (SDTR) objetivando cobrir a crescente demanda de desempenho, previsibilidade e confiabilidade dessas aplicações emergentes. Tais requisitos envolvem baixa latência de transmissão, baixa variabilidade no tempo (jitter), tolerância a falhas e suporte para atualizações futuras - flexibilidade. Particularmente na área automotiva, onde é considerada a possibilidade de substituição de dispositivosmecânicos/hidráulicos por sistemas eletrônicos, conhecidos como "by-wire" systems. Assegurar um comportamento previsível e confiável desses sistemas assim como agregar um nível de flexibilidade são características necessárias em grande parte de aplicações de SDTR. O modelo de comunicação FTT (Flexible Time-Triggered) apresentado nesta dissertação, apresenta um alto grau de flexibilidade em relação a outros protocolos, tais como TTCAN, TTP e FlexRay. Um sistema distribuído de tempo real baseado no modelo FTT se adapta às mudanças de requisitos da aplicação em tempo de execução, sendo possível adicionar novas unidades de controle eletrônico sobre a rede após a fase de projeto. Esta característica advém do escalonador dinâmico deste modelo de comunicação. Este trabalho apresenta algumas propostas de melhoria de desempenho de tempo de resposta do protocolo FTT-CAN, descrevendo alguns pontos negligenciados na atual especificação do protocolo. As propostas têm como foco a estratégia de disparo de mensagens e tarefas, sendo a primeira relacionada à transmissão de mensagens síncrona (ou time-triggered), onde existem dois inconvenientes que geram jitter neste segmento de transmissão; a segunda é relacionado ao disparo de tarefas, onde existem algumas deficiências na liberação de tarefas síncronas na atual especificação do protocolo FTT-CAN. / Embedded computing systems have become widely used in many areas. The greater part of those systems has time constraints and therefore they can be characterized as real time embedded systems. Nowadays, distributed computing has reached the embedded application, where some fieldbuses are already being used as communication platforms. Some important researches has presented different approaches in the real time distributed embedded system domain aiming to cover the growing demands of performance, predictability and reliability of emerging applications. Such requirements involve low latency, reduced jitter, time composability, fault-tolerance and support for future extensions – flexibility. Particularly in the automotive area, on which several mechanical and/or hydraulic systems are being replaced by electronic "by-wire"systems, the importance of ensuring predictable behavior while also presenting some degree of flexibility plays a key role. Regarding to the flexibility, the Flexible Time Triggered communication model stands out against the others ones due to its high degree of flexibility. In this context, the FTT communication model appears as an interesting approach due to its high degree of flexibility while still ensuring a deterministic timing behavior. A distributed system based on a FTT communication infrastructure can adapts to changing application requirements, making possible the addition of new messages and nodes during operation. In this way, the communication infrastructure needs to schedule newest messages on-line. This master’s work presents some proposals to improve the FTT-CAN response-time and indicating some drawbacks in already presented approaches. The improvements are concerning messages and tasks scheduling. Despite of its interesting characteristics, FTT CAN present some negative aspects regarding its timing behavior: the issue is on the synchronous message transmission, where there are two neglected points that generate jitter in this traffic; the other one is tasks dispatching, where there are some deficiencies concerning synchronous tasks execution. These disadvantages were not discussed in literature yet. This work presents new proposals to task and message scheduling of FFT-CAN based applications, therefore overcoming some of the main drawbacks of the protocol.

Atualmente, o projeto de sistemas tempo-real embarcados e distribuídos está crescendo em complexidade devido à sua natureza heterogênea e ao crescente número e diversidade de funções que um único sistema desempenha. Sistemas de automação industrial, sistemas eletrônicos em automóveis e veículos aéreos, equipamentos médicos, entre outros, são exemplos de tais sistemas. Tais sistemas são compostos por componentes distintos (blocos de hardware e software), os quais geralmente são projetados concorrentemente utilizando modelos, ferramentas e linguagens de especificação e implementação diferentes. Além disso, estes sistemas tem requisitos específicos e importantes, os quais não representam (por si só) as funcionalidades esperadas do sistema, mas podem afetar a forma como o sistema executa suas funcionalidades e são muito importantes para a realização do projeto com sucesso. Os chamados requisitos não-funcionais são difíceis de tratar durante todo o ciclo de projeto porque normalmente um único requisito não-funcional afeta vários componentes diferentes. A presente tese de doutorado propõe a integração automatizada das fases de projeto de sistemas tempo-real embarcados e distribuídos focando em aplicações na área da automação. A abordagem proposta usa técnicas de engenharia guiada por modelos (do inglês Model Driven Engineering ou MDE) e projeto orientado a aspectos (do inglês Aspect-Oriented Design ou AOD) juntamente com o uso de plataformas previamente desenvolvidas (ou desenvolvida por terceiros) para projetar os componentes de sistemas tempo-real embarcados e distribuídos. Adicionalmente, os conceitos de AOD permitem a separação no tratamento dos requisitos de naturezas diferentes (i.e. requisitos funcionais e não-funcionais), melhorando a modularização dos artefatos produzidos (e.g. modelos de especificação, código fonte, etc.). Além disso, esta tese propõe uma ferramenta de geração de código, que suporta a transição automática das fases iniciais de especificação para as fases seguintes de implementação. Esta ferramenta usa um conjunto de regras de mapeamento, que descrevem como elementos nos níveis mais altos de abstração são mapeados (ou transformados) em elementos dos níveis mais baixos de abstração. Em outras palavras, tais regras de mapeamento permitem a transformação automática da especificação inicial, as quais estão mais próximo do domínio da aplicação, em código fonte para os componentes de hardware e software, os quais podem ser compilados e sintetizados por outras ferramentas para se obter a realização/implementação do sistema tempo-real embarcado e distribuído. / Currently, the design of distributed embedded real-time systems is growing in complexity due to the increasing amount of distinct functionalities that a single system must perform, and also to concerns related to designing different kinds of components. Industrial automation systems, embedded electronics systems in automobiles or aerial vehicles, medical equipments and others are examples of such systems, which includes distinct components (e.g. hardware and software ones) that are usually designed concurrently using distinct models, tools, specification, and implementation languages. Moreover, these systems have domain specific and important requirements, which do not represent by themselves the expected functionalities, but can affect both the way that the system performs its functionalities as well as the overall design success. The so-called nonfunctional requirements are difficult to deal with during the whole design because usually a single non-functional requirement affects several distinct components. This thesis proposes an automated integration of distributed embedded real-time systems design phases focusing on automation systems. The proposed approach uses Model- Driven Engineering (MDE) techniques together with Aspect-Oriented Design (AOD) and previously developed (or third party) hardware and software platforms to design the components of distributed embedded real-time systems. Additionally, AOD concepts allow a separate handling of requirement with distinct natures (i.e. functional and non-functional requirements), improving the produced artifacts modularization (e.g. specification model, source code, etc.). In addition, this thesis proposes a code generation tool, which supports an automatic transition from the initial specification phases to the following implementation phases. This tool uses a set of mapping rules, describing how elements at higher abstraction levels are mapped (or transformed) into lower abstraction level elements. In other words, suchmapping rules allow an automatic transformation of the initial specification, which is closer to the application domain, in source code for software and hardware components that can be compiled or synthesized by other tools, obtaining the realization/ implementation of the distributed embedded real-time system.

This work aims to present a system for parking spaces detection using opportunistic cameras. The central idea is to use images from cameras that are already installed to identify possible parking spaces. It is important to highlight that legal, privacy and security issues in using cameras for parking detection is out of scope. This work addressed the problem of how to use cameras opportunistically to detect free parking spaces. The idea for the solution is that by means of embedded systems, adapted them to the cameras already installed in the city, we can successfully design the detection of vacancies. The main objective of this work is to present the feasibility of using embedded systems to detect parking spaces, for such, it is proposed three image processing techniques to solve the problem and as main contribution it is presented a distributed architecture for use of cameras opportunistically to obtain the images. The major contributions of this work were the development of three image processing techniques for vehicle detection; a distributed and opportunistic architecture proposal using cameras to detect parking spaces; comparative evaluation of the proposed architecture and two other existing architectures; a routing algorithm for routing requests in the Embedded architecture Initially, it was evaluated three proposed image processing techniques to detect parking spaces, the best technique was the Dilation after Border Detection with a success rate close to 100%, this evaluation was performed to choose the technique used in the rest of this work. After choose the best technique, it was performed an experiment using the proposed architecture and two others that are used for comparison, the result of the experiment demonstrated the feasibility of use the Embedded architecture. To conduct large experiments is a complex task, because of this a simulation was developed using the network simulator Sinalgo to analyze four variables in the system (communication radius, number of auxiliary cameras, amount of simultaneous requests and percentage of failed cameras). The simulation result shows that the factors with the greatest influence on the variation of the average times of the requests are the size of the communication radius and the amount of auxiliary cameras. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um sistema para detecção de vagas de estacionamento utilizando câmeras de forma oportunista. A ideia central é a utilização de imagens provenientes de câmeras já instaladas para verificar a existência de vagas de estacionamento. É importante ressaltar que questões legais, de segurança e privacidade no uso de câmeras para detecção de vagas de estacionamento estão fora do escopo desta dissertação. Neste trabalho é abordado o problema de como utilizar câmeras de forma oportunista para detecção de vagas de estacionamento. A ideia para a solução é que por intermédio de sistemas embarcados, adaptado-os às câmeras já instaladas na cidade, podemos conceber satisfatoriamente a detecção de vagas. O objetivo principal deste trabalho é apresentar a viabilidade da utilização de sistemas embarcados para detecção de vagas de estacionamento. Para tal são propostas três técnicas de processamento de imagens para resolução do problema e como principal contribuição temos a apresentação de uma arquitetura distribuída para utilização de câmeras de forma oportunista para obtenção das imagens. As principais contribuições deste trabalho são a avaliação de três técnicas de processamento de imagens para detecção de veículos; proposta de uma arquitetura distribuída e oportunista utilizando câmeras para detecção de vagas de estacionamento; uma avaliação comparativa entre a arquitetura proposta e outras duas arquiteturas existentes; e um algoritmo de roteamento para encaminhamento das requisições na arquitetura Embutida. Inicialmente foram avaliadas três técnicas propostas de processamento de imagens para detecção de vagas de estacionamento, sendo a melhor delas a Dilatação após Detecção de Borda com uma eficácia de aproximadamente 100%. Essa avaliação serviu para escolhermos a técnica usada no restante do trabalho. Após a escolha da técnica, realizamos um experimento utilizando a arquitetura proposta e outras duas que serviram para comparação. O resultado do experimento demonstrou a viabilidade da utilização da arquitetura Embutida. Como realizar experimentos de grande porte é uma tarefa complexa, foi desenvolvida uma simulação utilizando o simulador de redes Sinalgo para analisar quatro variáveis no sistema (raio de comunicação, quantidade de câmeras auxiliares, quantidade de requisições simultâneas e percentual de falhas nas câmeras). Com o resultado da simulação pode-se concluir que os fatores com maior influência na variação dos tempos médios das requisições são o tamanho do raio de comunicação e a quantidade de câmeras auxiliares.