Os dispositivos eletrônicos, diariamente, estão presentes na vida dos seres humanos. Também encontrados em automóveis, onde recebem a denominação de Autotrônica, seu uso vem aumentando a cada modelo de veículo lançado no mercado. Esses dispositivos vêm apresentando funcionalidades mais complexas e críticas. Alguns dos dispositivos autotrônicos precisam reagir em Tempo-Real a estímulos determinísticos oriundos de outros sistemas embarcados no veículo. Por isso são classificados de Sistemas de Tempo-Real Autotrônicos, e se utilizam de software e hardware para cumprirem seus requisitos específicos. A fim de manter seus custos nos patamares mais baixos possíveis, alguns desses dispositivos autotrônicos se utilizam de hardware com baixo poder computacional, possuindo recursos mínimos, necessários e suficientes para realizarem suas missões. Com isso, cada vez mais, se faz necessário o desenvolvimento de softwares, para serem embarcados nesses hardwares, com maior qualidade, confiabilidade e segurança (safety). Projetistas, desenvolvedores e engenheiros atuantes nessa área, buscam, projeto a projeto, modelos mais eficientes para o desenvolvimento desses softwares. Atualmente, a utilização dos conhecimentos e modelos de desenvolvimento trazidos da Engenharia de Software para os sistemas de software autotrônicos, tais como utilização da Unified Modeling Language - UML e ferramentas de Model Driven Development - MDD, é pouco explorada na área, principalmente, devido à possibilidade de causar desperdício de recursos em hardware e atrasos no desenvolvimento do produto. Este trabalho de pesquisa apresenta uma proposta alternativa às abordagens tradicionais, para o desenvolvimento desses sistemas, através de um Modelo de Desenvolvimento para Sistemas de Software Autotrônicos MODDESSA. Com sua aplicação, foi possível se embarcar esses sistemas em hardware com baixo poder computacional utilizando os principais conceitos da UML, técnicas de Modelagem para a Programação Baseada em Objetos - PBO, ferramentas de MDD e técnicas pertinentes para se automatizar o processo de geração do código do software aplicativo, sem utilizar um Sistema Operacional de Tempo Real - SOTR, obtendo-se um estudo de caso contendo 3 (três) experimentos aplicáveis na área da autotrônica.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma plataforma dedicada para a implementação de sistemas de controle longitudinal para o Boeing 747-400, utilizando diferentes topologias para a malha de controle. Inicialmente são estudados os conceitos de movimentação longitudinal para um corpo rígido, determinando o modelo aerodinâmico longitudinal completo e também os modelos aproximados para o período curto e longo de uma aeronave genérica. Usando os coeficientes de estabilidade e as derivadas longitudinais do Boeing 747-400, foram determinadas as equações dinâmicas para este avião. Conhecendo as equações dinâmicas para o Boeing 747-400 os controladores foram projetados usando duas topologias distintas de malha de controle. A malha de controle longitudinal composta por uma realimentação de taxa de arfagem é a topologia mais abordada neste trabalho. Utilizando esta abordagem foram projetados os controladores contínuos de altitude e velocidade vertical. Uma outra forma abordada para o projeto dos controladores contínuos de altitude e velocidade vertical, é feita substituindo a malha interna de taxa de arfagem por um sistema de compensação contínua, no qual será usado para estabilizar a resposta de saída da malha interna de controle do ângulo de arfagem. Os controladores contínuos projetados foram devidamente discretizados. As equações de diferença obtida no processo de discretização foram utilizadas para a implementação dos controladores no microprocessador Rabbit 2000. Os controladores digitais implementados no Rabbit 2000 são testado, verificado e validado usando o Boeing 747-400 disponível no simulador de vôo X-Plane. A interação entre o hardware dedicado e o PC portado pelo X-Plane é feita através do envio e recebimento de pacotes de dados por meio do módulo de comunicação Ethernet (TCP/IP) através do protocolo UDP (Uniform Datagram Protocol) disponíveis em ambos os sistemas. Os resultados obtidos nestes ensaios são comparados com os resultados das simulações do sistema de controle longitudinal usando os controladores projetados e as equações dinâmicas do Boeing 747-400 implementadas no MATLAB/SIMULINK.

Entre as principais dificuldades do desenvolvimento de software embarcado crítico e de tempo real está a especificação e o processo de verificação e validação apoiado ao projeto conceitual. Neste contexto, a modelagem de sistemas tem uma importante função, uma vez que um processo complexo possa ser analisado e validado antes de sua real implementação. Esta dissertação aborda o problema de verificação e validação de software embarcado de um satélite com configuração ACDH (Attitude Control and Data Handling) através de uma plataforma aerosuspensa com um grau de liberdade, utilizando a SysML, a ferramenta CASE TELELOGIC Rhapsody e a orientação das normas da ECSS (European Cooperation on Space Standardization). A partir do modelo obtido, são utilizadas três abordagens para análise e avaliação: (1) Especificação e gerenciamento dos requisitos, através dos conceitos determinados pela ECSS; (2) Modelagem do sistema e verificação dos requisitos, através do formalismo matemático dos autômatos utilizando a técnica de model checking através da ferramenta UPPAL; (3) Conversão do modelo em SysML, aplicando a Engenharia de Requisitos e o processo de verificação e validação do sistema, através da simulação na ferramenta CASE.

Atividades de pesquisa enfocando a síntese de sistemas dedicados ou de aplicação específica têm sido bastante intensa, motivada, entre outras causas pela diversidade de aplicações desta classe de sistemas, usados seja em eletrodomésticos, seja em processamento tridimensional, navegação e guiagem, entre outros. Este trabalho trata da implementação de processadores para sistemas dedicados a partir de um conjunto de instruções específicas para uma aplicação. Este conjunto de instruções é a especificação inicial e se deseja dispor de um hardware que o suporte. A fim de auxiliar o projetista nesta situação, neste trabalho é proposta uma abordagem de projeto baseada na visão de um processador constituído de duas partes: o processador de instruções, responsável pela coordenação das operações e o processador de dados onde os dados são transformados. Neste trabalho a função do processador de instruções é desempenhada por um software enquanto que o processador de dados é implementado usando uma ferramenta de síntese para componentes programáveis.

O presente trabalho apresenta um benchmark para avaliar o desempenho de uma plataforma embarcada WandBoard Quad no processamento de imagens, considerando o uso da sua GPU Vivante GC2000 na execução de rotinas usando OpenGL ES 2.0. Para esse fim, foi tomado por base a execução de filtros de imagem em CPU e GPU. Os filtros são as aplicações mais comumente utilizadas em processamento de imagens, que por sua vez operam por meio de convoluções, técnica esta que faz uso de sucessivas multiplicações matriciais, o que justifica um alto custo computacional dos algoritmos de filtros de imagem em processamento de imagens. Dessa forma, o emprego da GPU em sistemas embarcados é uma interessante alternativa que torna viável a realização de processamento de imagem nestes sistemas, pois além de fazer uso de um recurso presente em uma grande gama de dispositivos presentes no mercado, é capaz de acelerar a execução de algoritmos de processamento de imagem, que por sua vez são a base para aplicações de visão computacional tais como reconhecimento facial, reconhecimento de gestos, dentre outras. Tais aplicações tornam-se cada vez mais requisitadas em um cenário de uso e consumo em aplicações modernas de sistemas embarcados. Para embasar esse objetivo foram realizados estudos comparativos de desempenho entre sistemas e entre bibliotecas capazes de auxiliar no aproveitamento de recursos de processadores multicore. Para comprovar o potencial do assunto abordado e fundamentar a proposta do presente trabalho, foi realizado um benchmark na forma de uma sequência de testes, tendo como alvo uma aplicação modelo que executa o algoritmo do Filtro de Sobel sobre um fluxo de imagens capturadas de uma webcam. A aplicação foi executada diretamente na CPU e também na GPU embarcada. Como resultado, a execução em GPU por meio de OpenGL ES 2.0 alcançou desempenho quase 10 vezes maior com relação à execução em CPU, e considerando tempos de readback, obteve ganho de desempenho total de até 4 vezes. / This work presents a benchmark for evaluating the performance of an embedded WandBoard Quad platform in image processing, considering the use of its GPU Vivante GC2000 in executing routines using OpenGL ES 2.0. To this goal, it has relied upon the execution of image filters in CPU and GPU. The filters are the most commonly applications used in image processing, which in turn operate through convolutions, a technique which makes use of successive matrix multiplications, which justifies a high computational cost of image filters algorithms for image processing. Thus, the use of the GPU for embedded systems is an interesting alternative that makes it feasible to image processing performing in these systems, as well as make use of a present feature in a wide range of devices on the market, it is able to accelerate image processing algorithms, which in turn are the basis for computer vision applications such as facial recognition, gesture recognition, among others. Such applications become increasingly required in a consumption and usage scenario in modern applications of embedded systems. To support this goal were carried out a comparative studies of performance between systems and between libraries capable of assisting in the use of multicore processors resources. To prove the potential of the subject matter and explain the purpose of this study, it was performed a benchmark in the form of a sequence of tests, targeting a model application that runs Sobel filter algorithm on a stream of images captured from a webcam. The application was performed directly on the embbedded CPU and GPU. As a result, running on GPU via OpenGL ES 2.0 performance achieved nearly 10 times higher with respect to the running CPU, and considering readback times, achieved total performance gain of up to 4 times.

Queimadas ocorrem por todo mundo com impactos locais e/ou globais, e, para mitigar seus efeitos danosos diversas iniciativas são utilizadas. Atualmente, utiliza-se imagens provenientes do sensoriamento remoto por meio de satélites nos quais é possível um reconhecimento de focos de queimadas. Dentre os principais métodos de identificação dos focos encontra-se o método de Limites Fixos, o qual determina quais são os limites do canal de infravermelho médio para que um foco possa ser identificado. Partindo-se da premissa de que estes limites foram determinados por meio de análises empíricas sobre os dados, essa tese se propõe à elaboração de um método para identificar focos de queimadas por meio de uma lógica computacional a qual o conhecimento do especialista possa ser inserido de modo a melhorar a definição dos limites utilizados para a identificação de queimadas. Como estudo de caso, foram utilizadas imagens do satélite NOAA, o qual é o principal satélite utilizado atualmente para este propósito devido à sua resolução espaço-temporal. Os limites são definidos a partir dos dados do canal de infravermelho médio do satélite, possibilitando que a identificação dos focos possa ser aplicada em ambientes embarcados de tempo real. Os resultados mostraram que a Lógica Fuzzy em comparação com a quantidade de focos de queimadas identificados pelo algoritmo de Setzer, apresentou resultados coerentes com o esperado. / Fire spots occurs throughout the world with local and / or global impacts, and to mitigate its harmful effects several initiatives are used. Currently, images from remote sensing via satellites are used in which it is possible the recognition of fire outbreaks. Among the main methods of identification of outbreaks is the Fixed Limits or Thresholding method, which determines the limits of the mid-infrared channel so that a focus can be identified. Starting from the premise that these limits are determined based on empirical analysis of the data, this thesis proposes the development of a method to identify fire outbreaks through a computational logic in which the knowledge of the expert may be inserted so as to enhance definition of the limits used for the identification of fire. As a case study, it is used images from the NOAA satellite, which is the main satellite currently used for this purpose because of its spatial and temporal resolution. The limits are defined from the raw satellite data, enabling that the identification of fire spots can be applied in embedded real-time environments systems. Results showed that the fuzzy logic, when compared to the amount of pixel fire identified by Setzer algorithm, showed consistent results, as expected.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-06-01T16:46:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoTestes_noPW.pdf: 4210581 bytes, checksum: 05bf592381d2834bbba7243c738fc04c (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-06-01T16:46:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoTestes_noPW.pdf: 4210581 bytes, checksum: 05bf592381d2834bbba7243c738fc04c (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-01T16:46:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoTestes_noPW.pdf: 4210581 bytes, checksum: 05bf592381d2834bbba7243c738fc04c (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Nos últimos de 20 anos, economia e tecnologia evoluíram em muitas direções e em novas áreas. Muitas dessas evoluções criaram oportunidades que estão sendo consideradas na concepção de futuras redes de comunicação. Estas novas possibilidades estão relacionadas à, sobretudo, utilização da internet para o acesso à serviços e englobam: mobilidade; tecnologias de baixo custo; crescimento e empregos (pela Internet participa-se de cada processo de negócios e produção); serviços; educação (oportunidade para as pessoas crescerem e se desenvolverem); entretenimento (mundos virtuais para o lazer, compras e jogos); volume de tráfego maior (texto, voz, imagens, vídeo). Como uma consequência, a Internet se tornou, semelhante a eletricidade ou água, um bem público. Com quase 2 bilhões de usuários (aproximadamente 28% da população mundial), a Internet está se tornando, cada vez mais, uma infraestrutura difusivo oferecendo em qualquer lugar, a qualquer momento conectividade e serviços. Este mundo da Internet atual é o resultado de sucessivas alterações que aconteceram desde o seu surgimento e que tornaram a infraestrutura de comunicação de importância crítica. Em termos de tecnologias de comunicação, os sistemas móveis sem fio têm um lugar especial devido a sua difusão excepcional na última década e que, junto com a Internet, tem permitido o aparecimento de dispositivos inteligentes, a introdução de novos serviços inovadores e exigindo, para tanto, um ambiente que suporte a inovação e criatividade. Porém, os vários padrões de redes para suporte, principalmente, ao acesso de última milha são desvantagens na perspectiva do usuário, pois este tem de se habilitar nessas redes (contratar os serviços) e, não raro, ter terminais específicos para o acesso. A idéia de um padrão único para estas redes não obteve resultados satisfatórios e uma solução aponta para a integração dessas redes para prover acesso único e transparente ao usuário. Esse trabalho, portanto, apresenta uma solução embarcada para integrar padrões de comunicações sem fio heterogênea do tipo IEEE 802.15.4 ZigBee, IEEE 802.20 GSM/GPRS e IEEE 802.2 Wi-Fi. Essa heterogeneidade de tecnologias sem fio permite a um usuário em movimento, através de seu terminal local ou remoto, acessar aplicativos e serviços de forma transparente. A avaliação de desempenho da solução foi realizada utilizando-se dois tipos de serviços: domótica e telemedicina. Os resultados indicaram que a solução proposta consegue integrar e prover os serviços com segurança e confiabilidade. / In the last 20 years, economy and technology have evolved in many directions and into new areas. Many of these developments have created opportunities that are being considered in the conception of future communication networks. These new possibilities are related to, specially, use the internet to access services and include: mobility, low cost technologies, growth and jobs (over the Internet it is possible to participate in each business process and production) services, education (opportunity for people to grow and thrive), entertainment (virtual worlds for entertainment, shopping and games), a high traffic volume (text, voice, images, video). As a result, the Internet has become, like electricity or water, a public good. With almost 2 billion of users (about 28% of world population), the Internet is becoming, increasingly, a pervasive infrastructure providing anywhere and anytime connectivity and services. This world of the Internet current is the result of successive changes that have occurred since its inception and became the communications infrastructure of critical importance. In terms of communication technologies, mobile wireless systems have a special place because of its exceptional propagation in the last decade and, along with the Internet, has allowed the emergence of smart devices, the introduction of new innovative services and demand for an environment that supports innovation and creativity. However, the various network standards to support, mainly to access to last mile are disadvantages to the user's perspective, because it has to enable these networks (to contract the services) and often to have specific terminals to access them. The idea of a single standard for these networks did not achieve satisfactory results and a solution points for the integration of these networks to provide unique and transparent access to the user. This paper therefore presents an embedded solution for integrating wireless communications standards such heterogeneous IEEE 802.15.4 ZigBee, IEEE 802.20 GSM / GPRS and Wi-Fi IEEE 802.2. This heterogeneity of wireless technologies enables a user moving through your local or remote terminal access applications and services in the transparent way. Performance evaluation of the solution was performed using two types of services: home automation and telemedicine. The results indicated that the proposed solution can integrate and provide services with safety and reliability.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2013-01-28T12:52:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SistemaEmbarcadoMonitoramento.pdf: 2324263 bytes, checksum: f14b36ebd67f4cc2ee90a49b9d8cf5dd (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-01-29T12:37:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SistemaEmbarcadoMonitoramento.pdf: 2324263 bytes, checksum: f14b36ebd67f4cc2ee90a49b9d8cf5dd (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-29T12:37:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SistemaEmbarcadoMonitoramento.pdf: 2324263 bytes, checksum: f14b36ebd67f4cc2ee90a49b9d8cf5dd (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação consiste no projeto e implementação parcial de um sistema integrado de monitoramento da ave Harpia (Harpia harpyja), espécie encontrada na Amazônia, Cerrado e Mata Atlântica. O sistema de monitoramento é estruturado em três etapas: coleta, armazenamento e transmissão de dados. A primeira etapa consiste na coleta de dados a partir de sensores, podendo detectar a presença de pássaros no ninho, também o sistema conta com o auxílio de uma câmera responsável pela captura de vídeo e áudio. A segunda etapa destina-se ao pré-processamento e armazenamento de todas as informações coletadas. A terceira etapa é responsável pela transmissão dos dados através de satélite, utilizando o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA). Além disso, foi realizado o desenvolvimento de um protótipo utilizado para o monitoramento. Técnicas de sistemas embarcados são expostas para o leitor e o processo de detecção desta espécie é avaliado. / This Master Thesis consists of an integrated monitoring system for tracking the Harpy Eagle (Harpia harpyja), a species found in Amazon Rainforest, Cerrado and Atlantic Forest. This monitoring system can be divided in three stages: collection, storage and data transmission. The first stage embraces that collection sensors that aim at detecting the presence of birds in the nest, with the support of a camera for video capturing. The second stage executes the data pre-processing and storage. In the third stage, data transmission is performed via the Brazilian System of Ambient Data Collection (SBCDA). This work implemented some of the designed modules, building an incomplete prototype for monitoring. Techniques for embedded systems are also analyzed and the developed detector is evaluated.

Queimadas ocorrem por todo mundo com impactos locais e/ou globais, e, para mitigar seus efeitos danosos diversas iniciativas são utilizadas. Atualmente, utiliza-se imagens provenientes do sensoriamento remoto por meio de satélites nos quais é possível um reconhecimento de focos de queimadas. Dentre os principais métodos de identificação dos focos encontra-se o método de Limites Fixos, o qual determina quais são os limites do canal de infravermelho médio para que um foco possa ser identificado. Partindo-se da premissa de que estes limites foram determinados por meio de análises empíricas sobre os dados, essa tese se propõe à elaboração de um método para identificar focos de queimadas por meio de uma lógica computacional a qual o conhecimento do especialista possa ser inserido de modo a melhorar a definição dos limites utilizados para a identificação de queimadas. Como estudo de caso, foram utilizadas imagens do satélite NOAA, o qual é o principal satélite utilizado atualmente para este propósito devido à sua resolução espaço-temporal. Os limites são definidos a partir dos dados do canal de infravermelho médio do satélite, possibilitando que a identificação dos focos possa ser aplicada em ambientes embarcados de tempo real. Os resultados mostraram que a Lógica Fuzzy em comparação com a quantidade de focos de queimadas identificados pelo algoritmo de Setzer, apresentou resultados coerentes com o esperado. / Fire spots occurs throughout the world with local and / or global impacts, and to mitigate its harmful effects several initiatives are used. Currently, images from remote sensing via satellites are used in which it is possible the recognition of fire outbreaks. Among the main methods of identification of outbreaks is the Fixed Limits or Thresholding method, which determines the limits of the mid-infrared channel so that a focus can be identified. Starting from the premise that these limits are determined based on empirical analysis of the data, this thesis proposes the development of a method to identify fire outbreaks through a computational logic in which the knowledge of the expert may be inserted so as to enhance definition of the limits used for the identification of fire. As a case study, it is used images from the NOAA satellite, which is the main satellite currently used for this purpose because of its spatial and temporal resolution. The limits are defined from the raw satellite data, enabling that the identification of fire spots can be applied in embedded real-time environments systems. Results showed that the fuzzy logic, when compared to the amount of pixel fire identified by Setzer algorithm, showed consistent results, as expected.

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.