Aplicabilidade de sistemas operacionais de tempo real (RTOS) para sistemas embarcados de baixo custo e pequeno porte

• Main Author: Borges, Rodrigo Weissmann
• Other Authors: Rodrigues, Evandro Luís Linhari
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2011
• Subjects: Embedded systems; Operating systems; Real-time; RTOS; Sistemas embarcados; Sistemas operacionais; Tempo-real
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18152/tde-09082011-081631/

Sistemas embarcados ganham cada vez mais espaço devido ao aumento da demanda por novas funções em equipamentos, às normas regulatórias e às novas necessidades dos consumidores e do mercado. Esse aumento nos requisitos aumenta o tamanho e a complexidade dos softwares embarcados cuja importância cresce significativamente. Sistemas operacionais de tempo real constituem uma ferramenta poderosa para gerenciar a complexidade, facilitar o reuso e aumentar a portabilidade do software e também reduzir o time-to-market. Este trabalho visa avaliar a aplicabilidade de sistemas operacionais de tempo real em sistemas embarcados de baixo custo que utilizam microprocessadores pequenos (8 e 16 bits), avaliando suas características e propondo as melhores alternativas para desenvolvimento de software embarcado. Para o atendimento desta proposta, foi realizado o levantamento de características sobre o desenvolvimento brasileiro de sistemas embarcados, uma análise das características de sistemas de pequeno porte, uma discussão da viabilidade do uso de RTOS e um estudo de caso comparando arquiteturas de software embarcado. Os resultados principais mostram que arquiteturas simplificadas como a Superloop apresentam vantagem sobre os sistemas operacionais devido ao baixo consumo de memória e processamento. Os sistemas operacionais, apesar de propiciarem desenvolvimentos de códigos modulares bem como facilitar o gerenciamento de tempo, são de difícil implementação em microcontroladores pequenos, devido ao seu elevado consumo de memória e processamento. O uso de sistemas operacionais é viável para sistemas de pequeno porte com no mínimo 4 Kbytes de memória RAM e processos com limite de tempo máximo para execução (deadlines) superiores a 1 ms, condições essas que evitam a sobrecarga do microcontrolador. Neste trabalho também é mostrado um retrato do desenvolvimento de embarcados no Brasil. === Embedded systems, more and more are gaining importance, due to the increase of features requested on equipments, the regulatory standards and the costumers and market requirements. This increment on requirements increases the software size and complexity, which importance significantly grows. Real-time operating systems represents a powerful tool to manage the complexity, help the software reuse and improve portability of the software and also reduce the time-to-market. This work aims to analyze the real-time operating systems, verifying their application on low cost embedded systems using small microcontrollers (8 and 16-bit), evaluating their characteristics and propose the best architectures for software development. To attend this proposal, it was performed a survey of Brazilian embedded system development, evaluates the low cost embedded system characteristics, discusses the viability of RTOS usage and performs a comparative study of embedded software architectures. Results show that simplified architectures like the Superloop presents vantages over the operating systems due to their low memory and processing consumption. The operating system, besides helping on time management and code modularity, is difficult to implement in small microcontrollers, due to the high memory and processing consumption. The operating systems are more applicable to small embedded systems with at minimum 4 Kbytes of RAM memory and process with maximum execution time (deadlines) over 1 ms, conditions that do not causes microcontroller overload. In this work is also presented an overview of Brazilian embedded system development.