Curso de Eletrônica Embarcada

Aula 1 • O Que É um Sistema Embarcado

Define sistemas embarcados contrastando-os com computadores de propósito geral. Ancora o capítulo estabelecendo as restrições de projeto que orientam todos os tópicos subsequentes.

Aula 2 • Visão Geral da Cadeia de Ferramentas de Desenvolvimento

Aborda compiladores, linkers, depuradores e IDEs utilizados no desenvolvimento embarcado. Prepara os alunos para configurar um ambiente de trabalho antes de escrever código.

Aula 3 • Processo de Projeto de Sistemas Embarcados

Esboça análise de requisitos, seleção de arquitetura e prototipagem iterativa. Enquadra o fluxo de trabalho de engenharia que os alunos seguirão ao longo do curso.

Aula 4 • Componentes Principais de Hardware

Examina microcontroladores, processadores, tipos de memória e periféricos. Fornece o vocabulário de hardware necessário para entender a interação software-hardware.

Aula 1 • Núcleo da CPU e Conjunto de Instruções

Examina estágios de pipeline, registradores e categorias de instruções em assembly. Fundamenta os alunos em como a CPU executa código antes de avançar para a programação em C.

Aula 2 • Sistema de Interrupção e NVIC

Explica vetores de interrupção, níveis de prioridade e o controlador aninhado de vetores de interrupção. Os alunos implementam E/S orientada a interrupções para substituir loops de polling ineficientes.

Aula 3 • Controle de GPIO e E/S Digital

Ensina configuração de pinos, registradores de direção e modos de acionamento de saída. Os alunos escrevem seu primeiro código em nível de registrador para alternar LEDs e ler botões.

Aula 4 • Temporizadores e Geração de PWM

Aborda modos de contador do temporizador, pré-escaladores e saída por modulação por largura de pulso. Os alunos geram sinais de temporização precisos e formas de onda com ciclo de trabalho variável.

Aula 1 • Máquinas de Estado em Firmware

Modela o comportamento do sistema como máquinas de estado finito implementadas em C. Os alunos estruturam lógica de controle complexa para legibilidade e testabilidade.

Aula 2 • Estratégias de Otimização de Código

Aborda flags de otimização do compilador, funções inline e desenrolamento de loops. Os alunos equilibram velocidade de execução com tamanho do código para alvos com recursos limitados.

Aula 3 • Tipos de Dados e Eficiência de Memória

Aborda tipos inteiros de largura fixa, empacotamento de structs e regras de alinhamento. Os alunos escolhem tipos de dados que minimizam o consumo de RAM e flash.

Aula 4 • Ponteiros e Gerenciamento de Memória

Ensina aritmética de ponteiros, ponteiros para funções e alocação estática de memória. Os alunos evitam armadilhas de alocação dinâmica comuns em contextos embarcados.

Aula 1 • UART e Comunicação Serial

Aborda taxa de transmissão, framing e controle de fluxo para links seriais assíncronos. Os alunos implementam drivers UART e usam saída serial para depuração.

Aula 2 • Protocolo I2C e Gerenciamento do Barramento

Detalha condições de start/stop, endereçamento e clock stretching. Os alunos lidam com arbitragem multimestre e diagnosticam falhas comuns no barramento.

Aula 3 • Protocolo SPI e Projeto de Driver

Explica polaridade do clock, modos de fase e gerenciamento de chip-select. Os alunos escrevem um driver SPI full-duplex e fazem a interface com um sensor ou display.

Aula 4 • USB e Protocolos de Nível Superior

Examina classes de dispositivo USB, descritores e enumeração. Os alunos integram uma pilha USB para expor uma porta COM virtual ou dispositivo HID.

Aula 1 • Fundamentos de RTOS e Escalonamento

Define tarefas, escalonadores e preempção em um contexto de tempo real. Os alunos comparam algoritmos de escalonamento e preveem os piores tempos de resposta.

Aula 2 • Serviços de Temporização e Soft Timers

Explica resolução do tick, soft timers e gerenciamento de prazos. Os alunos implementam timers periódicos e one-shot sem bloquear tarefas.

Aula 3 • Gerenciamento de Memória em um RTOS

Aborda dimensionamento de pilha, alocadores de heap e unidades de proteção de memória. Os alunos configuram pilhas por tarefa e detectam estouro em tempo de execução.

Aula 4 • Primitivas de Sincronização de Tarefas

Aborda semáforos, mutexes e flags de evento para coordenação segura entre tarefas. Os alunos eliminam condições de corrida em cenários de recursos compartilhados.

Aula 1 • Configuração e Amostragem do ADC

Aborda resolução, tensão de referência, taxa de amostragem e modos de disparo. Os alunos configuram um ADC para adquirir dados de sensor com ruído mínimo.

Aula 2 • Condicionamento e Filtragem de Sinal

Apresenta filtros anti-aliasing, amplificação e casamento de impedância. Os alunos projetam circuitos de front-end que preparam sinais para digitalização precisa.

Aula 3 • Fundamentos de Fusão de Sensores

Combina dados de múltiplos sensores usando filtros complementares e de Kalman. Os alunos produzem estimativas estáveis de orientação ou posição a partir de entradas ruidosas.

Aula 4 • Técnicas de Filtragem Digital

Implementa filtros de média móvel, IIR e FIR em aritmética de ponto fixo. Os alunos reduzem o ruído em dados amostrados sem a sobrecarga do ponto flutuante.

Aula 1 • Análise de Consumo de Energia

Mede a corrente dinâmica e estática nos modos de operação. Os alunos constroem um orçamento de energia que orienta as decisões de projeto de hardware e firmware.

Aula 2 • Padrões de Firmware de Baixo Consumo

Aplica arquitetura orientada a eventos e idle tickless para minimizar o tempo ativo. Os alunos refatoram código baseado em polling em projetos orientados a interrupções e adequados para sono.

Aula 3 • Modos de Sono do MCU e Fontes de Wake-up

Detalha os modos sleep, deep-sleep e standby com suas latências de wake-up. Os alunos selecionam o modo de sono mais profundo e seguro para cada cenário de aplicação.

Aula 4 • Clock Gating e Desligamento de Periféricos

Ensina desabilitação seletiva de clock e sequências de desligamento de periféricos. Os alunos reduzem a corrente em modo inativo desligando blocos de hardware não utilizados.

Aula 1 • Validação em Nível de Sistema e Regressão

Projeta testes de integração, configurações de hardware-in-the-loop e suítes de regressão. Os alunos confirmam que o sistema completo atende aos requisitos funcionais e de temporização.

Aula 2 • Teste Unitário para Código Embarcado

Apresenta frameworks de teste unitário baseados em host e abstração de hardware para testabilidade. Os alunos escrevem testes que rodam em um PC antes da implantação no hardware alvo.

Aula 3 • Análise de Falhas e Codificação Defensiva

Aborda hard faults, estouros de pilha e recuperação com watchdog timer. Os alunos adicionam asserções e handlers de erro que tornam as falhas visíveis e recuperáveis.

Aula 4 • Ferramentas e Técnicas de Depuração

Aborda JTAG, SWD, breakpoints e watchpoints para depuração ao vivo. Os alunos interrompem a execução e inspecionam registradores para diagnosticar falhas no firmware.