Redes de sensores sem fio (RSSFs) heterogêneas podem combinar nós estáticos e nós móveis. Os nós móveis podem ainda conter um hardware mais sofisticado quando comparado aos nós estáticos. Veículos aéreos não tripulados (VANTs) podem conferir mobilidade ao nó sensor aumentando a flexibilidade da RSSF onde ele está inserido. Tanto os VANTs quanto outros n´os sensores comuns podem conter uma arquitetura de hardware reconfiguraável, como por exemplo um FPGA, e com isso adquirir um poder computacional diferenciado. RSSFs propiciam um grande e interessante espectro de aplicações possíveis, tais como vigilância aérea, suporte `a segurança pública entre outros. As RSSFs podem ser configuradas através do uso de agentes móveis, que são capazes de migrar carregando as tarefas que serão executadas nos n´os. Neste cenário, este trabalho descreve uma arquitetura de agentes reconfiguráveis para redes de sensores sem fio. Os agentes são capazes de serem executados como um agente puramente em software, ou também como um agente em hardware, de- pendendo do ambiente de execução disponível e do design escolhido. A arquitetura proposta para o agente reconfiguraável apresenta a transparência necessária ao agente para que o resto do sistema não perceba a natureza dos agentes que estão sendo executados na plataforma. Além disso, a arquitetura permite a migração dinâmica de agentes que reconfiguram o sistema também de uma maneira transparente. São mostrados exemplos de casos de uso que demostram a viabilidade de uso da arquitetura proposta e este trabalho ainda mostra a análise realizada sobre estas plataformas. / Heterogeneous wireless sensor networks (WSN) can combine static nodes and mobile nodes. Theses mobile nodes may contain a sophisticated hardware when compared to static nodes. Unmanned aircraft vehicles (UAVs) can confer mobility to the sensor node increasing the flexibility of the WSN to where it is inserted. UAVs as well as other common sensor nodes can have a reconfigurable hardware architecture, as, for example, an FPGA and with this achieve a differentiated computational power. WSNs enable a vast and interesting spectrum of possible applications, like aerial surveillance, public security support, among others. The WSNs can be configured by the use of mobile agents, which are capable of migrating among the nodes, carrying the tasks to be executed and that will be instantiated on a given node. In this scenario, this work describes an architecture of reconfigurable agents to wireless sensor networks. The agents can be implemented purely in software or as a hardware agent, depending on the available execution environment and on the chosen design. The proposed architecture presents the necessary transparency to the agent so that the rest of the system is not aware of the nature of the agents that are implemented on the platform. Furthermore, the architecture enables dynamic migration of agents that reconfigure the system in a transparent way as well. In this work, use cases examples that demonstrate the feasibility of using the proposed architecture are shown, as well as the analysis performed on these platforms.

Processadores embarcados utilizam eficientemente o paralelismo a nível de instrução para atender as necessidades de desempenho e energia em aplicações atuais. Embora a melhoria de performance seja um dos principais objetivos em processadores em geral, ela pode levar a um impacto negativo no consumo de energia, uma restrição crítica para sistemas atuais. Nesta dissertação, apresentamos o SoMMA, uma arquitetura de memória gerenciada por software para processadores embarcados capaz de reduz consumo de energia e energy-delay product (EDP), enquanto ainda aumenta a banda de memória. A solução combina o uso de memórias gerenciadas por software com a cache de dados, de modo a reduzir o consumo de energia e EDP do sistema. SoMMA também melhora a performance do sistema, pois os acessos à memória podem ser realizados em paralelo, sem custo em portas de memória extra na cache de dados. Transformações de código do compilador auxiliam o programador a utilizar a arquitetura proposta. Resultados experimentais mostram que SoMMA é mais eficiente em termos de energia e desempenho tanto a nível de processador quanto a nível do sistema completo. A técnica apresenta speedups de 1.118x e 1.121x, consumindo 11% e 12.8% menos energia quando comparando processadores que utilizam e não utilizam SoMMA. Há ainda redução de até 41.5% em EDP do sistema, sempre mantendo a área dos processadores equivalentes. Por fim, SoMMA também reduz o número de cache misses quando comparado ao processador baseline. / Embedded processors rely on the efficient use of instruction-level parallelism to answer the performance and energy needs of modern applications. Though improving performance is the primary goal for processors in general, it might lead to a negative impact on energy consumption, a particularly critical constraint for current systems. In this dissertation, we present SoMMA, a software-managed memory architecture for embedded multi-issue processors that can reduce energy consumption and energy-delay product (EDP), while still providing an increase in memory bandwidth. We combine the use of software-managed memories (SMM) with the data cache, and leverage the lower energy access cost of SMMs to provide a processor with reduced energy consumption and EDP. SoMMA also provides a better overall performance, as memory accesses can be performed in parallel, with no cost in extra memory ports. Compiler-automated code transformations minimize the programmer’s effort to benefit from the proposed architecture. Our experimental results show that SoMMA is more energy- and performance-efficient not only for the processing cores, but also at full-system level. Comparisons were done using the VEX processor, a VLIW reconfigurable processor. The approach shows average speedups of 1.118x and 1.121x, while consuming up to 11% and 12.8% less energy when comparing two modified processors and their baselines. SoMMA also shows reduction of up to 41.5% on full-system EDP, maintaining the same processor area as baseline processors. Lastly, even with SoMMA halving the data cache size, we still reduce the number of data cache misses in comparison to baselines.

O desenvolvimento de aplicações móveis é guiado por uma especial atenção aos requisitos não funcionais (do inglês, NFR - Non Functional Requirements), sendo o principal objetivo proporcionar uma boa experiência ao usuário final. Entretanto, a avaliação de NFRs é ainda uma tarefa manual, não estruturada e que consome muito tempo. Esta dissertação apresenta um estudo de várias abordagens relacionadas à avaliação de desempenho (por exemplo, o uso de aplicações de benchmark) e de NFRs no âmbito de sistemas móveis. No entanto, os benchmarks atuais são genéricos, geralmente, voltados para a plataforma de execução e nem sempre instituem um consenso na classificação de dispositivos. Visando uma melhor avaliação de NFRs e uma classificação de dispositivos com base nas necessidades de aplicações reais, este trabalho propõe um framework para gerar benchmarks orientados às necessidades de cada aplicação e, assim, fornecer uma forma eficiente e eficaz para estimar requisitos não funcionais em sistemas móveis. Essa ferramenta é composta por uma biblioteca de testes parametrizáveis, métricas e uma estrutura para geração rápida de benchmarks orientados à aplicação. O framework foi construído utilizando o paradigma de programação orientada a aspectos para coleta das métricas por fornecer uma maior modularidade e separação de interesses, de modo que a sua evolução, através da adição de outras métricas ou testes, seja facilitada. Para validação da proposta, foram realizados experimentos com cinco aplicações Android reais disponíveis na Play Store, sendo que para cada aplicação foi gerado um benchmark específico cujos resultados foram comparados com os obtidos para as aplicações móveis reais. Os resultados são promissores, mostrando que é possível criar aplicações de teste com comportamento semelhante ao de aplicações reais e, assim, classificar dispositivos com base nas necessidades das aplicações, através da análise das métricas presentes no framework. Essas métricas podem, ainda, orientar o desenvolvedor na otimização de suas aplicações ou ainda na escolha de dispositivos com melhor custo benefício para executar seus aplicativos. / The mobile application development is guided by a special attention to non-functional requirements (NFRs), where a good experience for the end user is the primary goal. However, NFRs evaluation is still a manual, unstructured and time-consuming task. This thesis presents a study of several approaches related to performance and NFR evaluation within mobile systems. Among these approaches is the use of benchmark applications. Currently available benchmarks are generic, usually focused on the execution platform and do not always establish a consensus on the classification of devices. For a better NFRs assessment and classification of devices based on real application needs, this work proposes a framework for generating application-oriented benchmarks for the early estimation of non-functional requirements in mobile systems. This framework is composed of a configurable test library, a set of metrics and an engine the assembling of the test program. The framework uses aspect-oriented programming to collect the metrics of interest. This approach provides increased modularity and separation of concerns, thus facilitating the improvement of the framework itself, by adding other metrics or testing operations. In order to validate the proposed framework we used five application from the Android Play store. For each application, a specific benchmark is generated and executed in different devices. The results are compared to those of the execution of the actual applications in the same devices. Experimental results are promising, showing that it is possible to create test applications with similar behavior to that of real applications and thus classify devices based on the actual application needs, by analyzing the metrics present in the framework. These metrics can also guide the developer in optimizing her applications or in choosing devices with the best trade-off between cost and performance to run a given application.

A crescente demanda da indústria exige a produção de dispositivos embarcados em menos tempo e com mais funcionalidades diferentes. Isso implica diretamente no processo de desenvolvimento destes produtos requerendo novas técnicas para absorver a complexidade crescente dos projetos e para acelerar suas etapas de desenvolvimento. A linguagem UML vem sendo utilizada para absorver a complexidade do projeto de sistemas embarcados através de sua representação gráfica que torna o processo mais simples e intuitivo. Para acelerar o desenvolvimento surgiram processos que permitem, diretamente a partir modelos UML, a geração de código para linguagens de descrição de software embarcado (C, C++, Java) e para linguagens tradicionais de descrição de hardware (VHDL, Verilog). Diversos trabalhos e ferramentas comerciais foram desenvolvidos para automatizar o processo de geração de código convencional a partir de modelos UML (software). No entanto, pela complexidade da transformação existem apenas poucos trabalhos e nenhuma ferramenta comercial direcionado à geração de HDL a partir de UML, tornando este processo ainda pouco difundido. Nossa proposta é focada na geração de descrições de hardware na linguagem VHDL a partir de modelos UML de sistemas tempo-real embarcados (STRE), surgindo como alternativa ao processo de desenvolvimento de hardware. Apresenta uma metodologia completa para geração automática de código VHDL, permitindo que o comportamento descrito para o sistema modelado seja testado e validado antes de ser desenvolvido, acelerando o processo de produção de hardware e diminuindo as chances de erros de projeto. É proposto como um processo de engenharia dirigido por modelos (MDE) que cobre desde as fases de análise de requisitos e modelagem UML, até a geração de código fonte na linguagem VHDL, onde o foco é gerar na forma de descrições de hardware, todas aquelas funções lógicas de um sistema embarcado que normalmente são desenvolvidas em software. Para atingir este objetivo, foi desenvolvido neste trabalho um conjunto de regras de mapeamento que estende a funcionalidade da ferramenta GenERTiCA, utilizada como suporte ao processo. Adicionalmente, foram pesquisados e desenvolvidos conceitos que serviram como base para o desenvolvimento de regras utilizadas pela ferramenta suporte para guiar o processo de mapeamento entre as linguagens. Os conceitos e as regras propostas foram validados por meio de um estudo de caso, cujos resultados obtidos estão demonstrados nesta dissertação. / The growing market demand requires the production of embedded devices in less time and with more different features. This directly implies on the development process of these products requiring new techniques to absorb the growing complexity of projects and to accelerate their development stages. UML has been used to handle the embedded systems design complexity through its graphical representation that makes the process simpler and more intuitive. To speed up the development cycle, it has emerged some processes that permit code generating directly from UML models to embedded software description languages (C, C++, Java), and traditional hardware description languages (VHDL, Verilog). Several researches and commercial tools have been developed to automate the code generation process from UML models to conventional languages (software). However, due to the transformation complexity there are only few studies and no commercial tool addressed to HDL generation from UML models, making this process almost unknown. Our proposal is focused on generating hardware descriptions as VHDL code from UML models of real-time embedded systems (RTES), emerging as an alternative to the hardware development. It presents a complete methodology to the VHDL code generation, allowing the behavior described to the modeled system to be tested and validated before being implemented, accelerating the hardware production and decreasing the chances of design errors. It is proposed as a model-driven engineering (MDE) process that covers the phases of requirements analysis, UML modeling, models transformations, and the source code generating process to the VHDL language, where the focus is to generate as hardware descriptions all the logic functions of an embedded system which are usually developed as software. To achieve this goal, this work was developed a set of mapping rules which extends the functionality of the tool GenERTiCA, used to support the process. Additionally, it was researched and developed concepts that were the basis for the development of rules used by the tool support to guide the mapping process between languages. The concepts and proposed rules have been validated through a case study, whose results are shown in this dissertation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-01-21T10:04:59Z No. of bitstreams: 1 2013_RenatoCoralSampaio.pdf: 3776105 bytes, checksum: ec34db0ab9261723cadcfe2fd5f9432e (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-02-14T11:52:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RenatoCoralSampaio.pdf: 3776105 bytes, checksum: ec34db0ab9261723cadcfe2fd5f9432e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-14T11:52:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RenatoCoralSampaio.pdf: 3776105 bytes, checksum: ec34db0ab9261723cadcfe2fd5f9432e (MD5) / A Codificação de áudio está presente hoje nos mais diversos aparelhos eletrônicos desde o rádio, a televisão, o computador, os tocadores de música portáteis e nos celulares. Em 2007, o governo do Brasil definiu o padrão do Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD) que adotou o AAC Advanced Audio Coding para codificação de áudio. Neste trabalho, utilizamos a abordagem de coprojeto combinando software e hardware para implementar uma solução de alto desempenho e baixo consumo de energia em um FPGA, capaz de decodificar até 6 canais de áudio em tempo real. Apresentamos os detalhes da solução bem como os testes de desempenho e qualidade. Por fim, apresentamos os resultados de utilização de hardware e performance juntamente com uma comparação com as demais soluções encontradas na literatura. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Audio Coding is present today in many electronic devices. It can be found in radio, tv, computers, portable audio players and mobile phones. In 2007 the Brazilian Government defined the brazilian Digital TV System standard (SBTVD) and adopted the AAC - Advanced Audio Coding as the audio codec. In this work we use the co-design of hardware and software approach to implement a high performance and low energy solution on an FPGA, able to decode up to 6 channels of audio in real-time. The solution architecture and details are presented along with performance and quality tests. Finally, hardware usage and performance results are presented and compared to other solutions found in literature.

A tendência de integração de diversos componentes em um único chip tem proporcionado um aumento da complexidade dos sistemas computacionais. Tanto as indústrias quanto o meio acadêmico estão em busca de técnicas que possibilitem diminuir o tempo e o esforço gastos com a verificação no processo de desenvolvimento de hardware, a fim de garantir qualidade, robustez e confiabilidade a esses dispositivos. De forma a contribuir para várias aplicações envolvendo a verificação de sistemas, tais como busca por erros de projeto, avaliação de desempenho, otimização de algoritmos e extração de dados do sistema, o presente trabalho propõe um sistema de monitoramento baseado em computação reconfigurável, capaz de observar de forma não intrusiva o comportamento de um SoC (System-on-Chip) em tempo de execução. Tal sistema é composto por um módulo de monitoramento responsável por captar informações de execução de software em um processador embarcado e uma ferramenta de análise, chamada ACAD, que interpreta esses dados. Por meio da realização de experimentos, verificou-se que o sistema desenvolvido foi capaz de fornecer dados fiéis sobre a quantidade de acessos a memória ou a outros periféricos, tempos de execução de porções (ou a totalidade) do código e número de vezes que cada instrução foi executada. Esses resultados permitem traçar, de maneira precisa, o comportamento de um software executado no processador softcore Nios II, contribuindo assim para facilitar o processo de verificação em sistemas baseados em computação reconfigurável / The trend of integrating several components on a single chip has motivated an increase in the complexity of computing systems. Both industry and academy are in search of new techniques that allow time and effort spent with verification on hardware development process to be reduced to guarantee quality, robustness, reability to these devices. In order to contribute to applications in the system verification area, such as search for design errors, performance evaluation, algorithm optimization and data extraction from the system, this work proposes a monitoring system based on reconfigurable computing. This system must be able to have a run-time non-intrusive probing of a System-on-Chip behaviour. It is formed by a monitoring core responsible for capturing software execution information of a embedded processor and an analysis tool, called ACAD, that decodes the data. Empirically, the implemented system was able to provide precise data about the amount of memory and other peripherals accesses, time measurement for sections (or the entire) of the source code, and number of times each instruction was executed. These results allow to draw, in accurate way, the behaviour of a software executed on the softcore Nios II processor, collaborating to make the verification process of systems based on reconfigurable computing easier

Sistemas embarcados críticos (SEC) correspondem aos sistemas embarcados para aplicações críticas, que são aplicações nas quais falhas podem por vidas em perigo. A crescente imersão deste tipo de sistema em nossas atividades cotidianas aumentou sua demanda, e consequentemente, a necessidade por novas técnicas de desenvolvimento que possam aumentar a produtividade dos desenvolvedores. Linha de produtos (LP) é uma técnica de reúso, na qual famílias de produtos similares são desenvolvidos em conjunto, e portanto, objetiva-se o desenvolvimento em larga escala. Com a utilização de LP, pode-se reusar requisitos e arquitetura de forma sistemática. Entretanto, o reúso no domínio de sistemas embarcados críticos ainda é visto de forma cética. Por outro lado, o domínio de SEC tem obtido avanços de desenvolvimento por meio de técnicas orientadas a modelo. A Engenharia orientada a modelos (MDE) concentra-se na importância de modelos no ciclo de vida do sistema, tornando-os parte do produto final. Assim, mantêm-se os modelos simples, e a maioria da complexidade do software passa a pertencer às transformações, que podem ser obtidas automaticamente por motores de transformação. Isso ajuda a aumentar a qualidade do produto final, bem como facilitar a futura evolução do software, que poderá ser feita mudando-se os modelos de alto nível e obtendo-se, de forma automática, o novo produto. MDE é particularmente útil no domínio de SEC, pois a partir de modelos corretos do problema, a chance de introdução de erros durante a codificação é menor se geradores de aplicações forem utilizados em vez de codificação manual. Além disso, o aumento no nível de abstração proporcionado pelo MDE permite que técnicas de validação e verificação sejam usadas desde os estágios iniciais de desenvolvimento, tais como co-design e co-simulação. Portanto, este trabalho visa defender a tese de que é possível oferecer os benefícios do desenvolvimento em larga escala para o domínio de SEC e ainda continuar se beneficiando de técnicas de MDE. Para corroborar esta tese, define-se uma abordagem de desenvolvimento de linha de produtos de sistema com uso de técnicas de engenharia orientada a modelos para o desenvolvimento de famílias de sistemas embarcados críticos. Além disso, apresenta-se um estudo de caso de marca-passo elaborado segundo as indicações da abordagem proposta que indicam a viabilidade de sua utilização. / Safety-critical embedded systems (SCES) correspond to embedded systems for critical applications, i.e., applications where lives can be lost if they fail. The increasing immersion of this type of system in our daily activities increased their demand and, consequently, the need for new development techniques that can increase developers productivity. Product Line (LP) is a promising technique for reuse, in which families of similar products are developed together and, therefore, it aims at large-scale development. With the use of LP we can reuse requirements and architecture systematically. However, developers remain sceptical about reuse in the SCES domain, mainly due to problems in the past, such as the failure of the spacecraft Ariane 5. In addition, advances in development of techniques for the SEC domain have been obtained, for example through model-driven engineering (MDE) approaches. MDE focuses on the importance of models in the software life cycle, making them part of the final product. So, it keeps models simple, and most of the software complexity belongs to the transformations that can be obtained automatically by transformation engines. This helps increasing the quality of the final product, and facilitate the future development of software that can be done by changing the high level models and obtaining, automatically, the new product. MDE is particularly useful in the SCES domain because, from correct models of the problem, the chance of introducing errors during coding is smaller if generators are used in the development instead of manual coding. In addition, the increased level of abstraction provided by MDE allows the use of validation and verification techniques since the early stages of development, such as co-design and co-simulation. Therefore, this work aims to defend the thesis that it is possible to offer the benefits of large-scale development for the SCES domain and still continue to benefit from MDE techniques. In support of this thesis, we define a system product line approach using model-driven techniques for the development of safety-critical embedded families. In addition, we present a case study prepared according to the directions of approach.

A complexidade dos dispositivos embarcados propõe novos desafios para o desenvolvimento de software embarcado, além das tradicionais restrições físicas. Então, a avaliação da qualidade do software embarcado e seu impacto nessas propriedades tradicionais torna-se mais importante. Conceitos como reúso abstração, coesão, acoplamento, entre outros atributos de software têm sido usados como métricas de qualidade no domínio da engenharia de software. No entanto, elas não têm sido usadas no domínio do software embarcado. No desenvolvimento de sistemas embarcados outro conjunto de ferramentas é usado para estimar as propriedades físicas, tais como: consumo de energia, ocupação de memória e desempenho. Essas ferramentas geralmente envolvem custosos processos de síntese e simulação. Nos complexos dispositivos embarcados atuais deve-se confiar em ferramentas que possam ajudar na exploração do espaço de projeto ainda nos níveis mais altos de abstração, identificando a solução que representa a melhor estratégia de projeto em termos da qualidade de software, enquanto, simultaneamente, atenda aos requisitos físicos. Neste trabalho é apresentada uma análise da correlação entre métricas de qualidade de software, que podem ser extraídas antes do sistema ser sintetizado, e as métricas físicas do software embarcado. Usando uma rede neural nós investigamos o uso dessas correlações para predizer o impacto que uma determinada modificação no software trará às métricas físicas do mesmo software. Esta estimativa pode ser usada para guiar decisões em direção a melhoria das propriedades físicas dos sistemas embarcados, além de manter um equilíbrio em relação às métricas de software. / The complexity of embedded devices poses new challenges to embedded software development in addition to the traditional physical requirements. Therefore, the evaluation of the quality of embedded software and its impact on these traditional properties becomes increasingly relevant. Concepts such as reuse, abstraction, cohesion, coupling, and other software attributes have been used as quality metrics in the software engineering domain. However, they have not been used in the embedded software domain. In embedded systems development, another set of tools is used to estimate physical properties such as power consumption, memory footprint, and performance. These tools usually require costly synthesis-and-simulation design cycles. In current complex embedded devices, one must rely on tools that can help design space exploration at the highest possible level, identifying a solution that represents the best design strategy in terms of software quality, while simultaneously meeting physical requirements. We present an analysis of the cross-correlation between software quality metrics, which can be extracted before the final system is synthesized, and physical metrics for embedded software. Using a neural network, we investigate the use of these cross-correlations to predict the impact that a given modification on the software solution will have on embedded software physical metrics. This estimation can be used to guide design decisions towards improving physical properties of embedded systems, while maintaining an adequate trade-off regarding software quality.

A evolução tecnológica dos sensores, da eletrônica e dos sistemas embarcados melhorou o desempenho, a confiabilidade e a robustez dos sistemas assim como as atividades de manutenção, em especial, as de manutenção proativa. Estes avanços tecnológicos possibilitaram uma nova visão sobre as práticas de manutenção existentes. A expansão das áreas de processamento de sinais e inteligência artificial proporcionou novas abordagens aos sistemas de controle, promovendo a criação de novos modelos de confiabilidade e disponibilidade de equipamentos e sistemas. Além disso, aumentou a precisão no reconhecimento de padrões de falhas, ampliou a avaliação e o diagnóstico de danos em equipamentos e sistemas, e adicionou inteligência aos sistemas de manutenção existentes. Diversas técnicas de processamento de sinais (tais como a transformada de Fourier), de inteligência artificial (as redes neurais artificiais e a lógica nebulosa, por exemplo) e de filtragem adaptativa (os filtros adaptativos, como exemplo) já são utilizadas com sucesso para detectar e prevenir falhas em vários tipos de equipamentos. Os sistemas de manutenção que fazem uso das técnicas de processamento de sinais e inteligência artificial, em conjunto, por exemplo, são conhecidos como sistemas de manutenção inteligente. Através desses sistemas, é possível monitorar as condições físicas, tomar decisões, efetuar ações de manutenção e fornecer diagnósticos precisos de falhas. Este trabalho aborda a implementação de um sistema de manutenção inteligente embarcado que usa a transformada wavelet packet e os mapas auto-organizáveis ou os filtros adaptativos para detectar, classificar e prever falhas em atuadores elétricos. A idéia principal deste trabalho é determinar qual destas ferramentas, mapas auto-organizáveis ou filtros adaptativos, é a mais adequada para o embarque. Espera-se com a implantação embarcada desse sistema de manutenção, por exemplo, evitar falhas nos atuadores e promover uma maior reutilização de peças. / The technological evolution of sensors, electronics, and embedded systems has improved the performance, reliability and robustness of systems as well the maintenance activities, especially the proactive maintenance. These technological advances have provided a new view about the existing maintenance practices. The expansion of signal processing and artificial intelligence has provided new approaches in industrial control systems leading to the proposal of new reliability and availability models for equipments and systems. Moreover, it has increased the precision in failure pattern recognition, has extended the assessment and diagnosis of damages in equipments and systems, and has added intelligence to existing maintenance systems. Several techniques for signal processing (such as Fourier transform), artificial intelligence (artificial neural networks, for example) and adaptive filtering (adaptive filters, as an example) are already used successfully to detect and prevent failures in several kinds of equipments. The maintenance systems that use, for example, the techniques for signal processing and artificial intelligence together are known as intelligent maintenance systems. It is possible to control the physical conditions, make decisions, perform maintenance activities and do accurate diagnosis of failures using those systems. This work presents the implementation of an embedded intelligent maintenance system using wavelet packet analysis and self organizing maps or adaptive filters for detection, classification, and prediction of failures in electrical actuators. The main idea is to determine which of these tools, self-organizing maps or adaptive filters, is the most suitable for the implementation in embedded systems. It is expected that with the implementation of this maintenance system, failures in actuators are avoided, and that a greater reuse of parts is achieved.

A crescente demanda da indústria exige a produção de dispositivos embarcados em menos tempo e com mais funcionalidades diferentes. Isso implica diretamente no processo de desenvolvimento destes produtos requerendo novas técnicas para absorver a complexidade crescente dos projetos e para acelerar suas etapas de desenvolvimento. A linguagem UML vem sendo utilizada para absorver a complexidade do projeto de sistemas embarcados através de sua representação gráfica que torna o processo mais simples e intuitivo. Para acelerar o desenvolvimento surgiram processos que permitem, diretamente a partir modelos UML, a geração de código para linguagens de descrição de software embarcado (C, C++, Java) e para linguagens tradicionais de descrição de hardware (VHDL, Verilog). Diversos trabalhos e ferramentas comerciais foram desenvolvidos para automatizar o processo de geração de código convencional a partir de modelos UML (software). No entanto, pela complexidade da transformação existem apenas poucos trabalhos e nenhuma ferramenta comercial direcionado à geração de HDL a partir de UML, tornando este processo ainda pouco difundido. Nossa proposta é focada na geração de descrições de hardware na linguagem VHDL a partir de modelos UML de sistemas tempo-real embarcados (STRE), surgindo como alternativa ao processo de desenvolvimento de hardware. Apresenta uma metodologia completa para geração automática de código VHDL, permitindo que o comportamento descrito para o sistema modelado seja testado e validado antes de ser desenvolvido, acelerando o processo de produção de hardware e diminuindo as chances de erros de projeto. É proposto como um processo de engenharia dirigido por modelos (MDE) que cobre desde as fases de análise de requisitos e modelagem UML, até a geração de código fonte na linguagem VHDL, onde o foco é gerar na forma de descrições de hardware, todas aquelas funções lógicas de um sistema embarcado que normalmente são desenvolvidas em software. Para atingir este objetivo, foi desenvolvido neste trabalho um conjunto de regras de mapeamento que estende a funcionalidade da ferramenta GenERTiCA, utilizada como suporte ao processo. Adicionalmente, foram pesquisados e desenvolvidos conceitos que serviram como base para o desenvolvimento de regras utilizadas pela ferramenta suporte para guiar o processo de mapeamento entre as linguagens. Os conceitos e as regras propostas foram validados por meio de um estudo de caso, cujos resultados obtidos estão demonstrados nesta dissertação. / The growing market demand requires the production of embedded devices in less time and with more different features. This directly implies on the development process of these products requiring new techniques to absorb the growing complexity of projects and to accelerate their development stages. UML has been used to handle the embedded systems design complexity through its graphical representation that makes the process simpler and more intuitive. To speed up the development cycle, it has emerged some processes that permit code generating directly from UML models to embedded software description languages (C, C++, Java), and traditional hardware description languages (VHDL, Verilog). Several researches and commercial tools have been developed to automate the code generation process from UML models to conventional languages (software). However, due to the transformation complexity there are only few studies and no commercial tool addressed to HDL generation from UML models, making this process almost unknown. Our proposal is focused on generating hardware descriptions as VHDL code from UML models of real-time embedded systems (RTES), emerging as an alternative to the hardware development. It presents a complete methodology to the VHDL code generation, allowing the behavior described to the modeled system to be tested and validated before being implemented, accelerating the hardware production and decreasing the chances of design errors. It is proposed as a model-driven engineering (MDE) process that covers the phases of requirements analysis, UML modeling, models transformations, and the source code generating process to the VHDL language, where the focus is to generate as hardware descriptions all the logic functions of an embedded system which are usually developed as software. To achieve this goal, this work was developed a set of mapping rules which extends the functionality of the tool GenERTiCA, used to support the process. Additionally, it was researched and developed concepts that were the basis for the development of rules used by the tool support to guide the mapping process between languages. The concepts and proposed rules have been validated through a case study, whose results are shown in this dissertation.