Escola Superior de Tecnologia de Tomar Tiago Alexandre Martins Fernandes sistema integrado de segurança e gestão de energia (sisge)



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  1. Computador Raspberry Pi 2.

A unidade central de processamento do Pi 2 é baseada num processador ARM Cortex-A7 de 32bits, tendo quatro núcleos com relógio a 900MHz. Esta unidade de processamento está integrada no interior de um system on a chip (soc) Broadcom BCM2836 juntamente com um processador gráfico Broadcom VideoCore IV, este com uma frequência de relógio de 250MHz. Contém 1 Gigabyte de memória SDRAM, 4 portas USB, 40 portas GPIO e uma porta Ethernet. O bloco de portas GPIO está caraterizado no anexo A. O armazenamento não volátil é feito num cartão de memória microSD colocado no slot existente para o efeito. Neste caso foi utilizado um cartão de 16 Gigabyte de memória da marca Samsung com uma velocidade mínima de leitura e escrita de 10Mbit/s.

Possui também quatro portas USB versão 2.0, uma porta HDMI, uma porta Display Serial Interface (DSI), uma porta Camera Serial Interface (CSI) e uma porta combinada áudio/vídeo composto.

O Raspberry Pi 2 utiliza uma distribuição Linux de nome Raspbian especificamente compilada para este dispositivo, sendo a mesma baseada na conhecida distribuição Linux de nome Debian. Existindo outras distribuições, esta foi a escolhida devido à sua estabilidade e instalada diretamente no cartão de memória da unidade. A versão instalada é baseada no Debian versão 7, sendo que à data era a última versão disponível.

A ligação à rede de acesso local (LAN) é feita através de uma pen wireless, da norma IEEE 802.11 n, podendo atingir velocidades até 300MBits/s, ligada a uma das quatro portas USB.

Unidades periféricas


As unidades periféricas escolhidas utilizam microcontroladores com arquiteturas e capacidades distintas entre si. As duas unidades escolhidas têm em comum o facto de serem placas de desenvolvimento. A escolha destes dispositivos deveu-se ao facto de facilitarem a construção do sistema global, dado terem já integrados todos os componentes essenciais ao funcionamento dos microcontroladores.

Foi escolhida, de entre outras opções, a placa de desenvolvimento Arduino Mega 2560, para servir de unidade de aquisição dos dados dos consumos energéticos, devido ao seu reduzido custo em relação à sua capacidade de realizar o processamento de sinais e à elevada quantidade de portas programáveis que dispõe, entre outros periféricos. A escolha desta placa teve também em conta a possível expansão futura do sistema.

O Arduino Mega (Figura 28) foi desenvolvido com o intuito de disponibilizar uma placa de desenvolvimento de baixo custo para estudantes, foi por isso definido que o projeto do mesmo é de livre utilização. Está equipado com um microcontrolador Atmel ATmega2560 da família AVR.



  1. Microcontrolador Arduino Mega 2560.

Este microcontrolador possui uma velocidade de processador de 16MHz gerada a partir do gerador de sinal de relógio externo integrado na placa, uma memória EEPROM de 4 KB, uma memória volátil SRAM de 8 KB e uma memória flash de 256 KB[Ard].

Contém 54 entradas/saídas digitais programáveis, das quais 15 têm “Modelação por largura de pulso” (PWM) e 16 contêm um conversor analógico-digital. Estas portas operam a tensões entre os 0 e os 5V e possuem uma resistência de pull-up interna de 20 kΩ a 50 kΩ. Para além destas portas tem disponíveis 4 portas série (RX/TX), uma delas (pinos 0 e 1) ligada ao conversor ATmega16U2 que faz a conversão do sinal USB para TTL.

A placa contém um regulador de tensão que funciona para tensões entre os 6 e os 20V para uma saída a 5V. Possui também portas para comunicação SPI e I2C (TWI).

O código enviado para o microcontrolador é desenvolvido, compilado e descarregado para o microcontrolador no software disponibilizado pela Arduino, que utiliza uma linguagem de programação C e C++. Este inclui uma série de livrarias que contêm funções de vários tipos que facilitam a programação do microcontrolador. As funções setup() e loop() têm de ser definidas no programa enviado para o microcontrolador para que este funcione, sendo que a função setup() é apenas corrida uma vez após o microcontrolador ser ligado enquanto a função loop() é corrida ininterruptamente.

Outras caraterísticas encontram-se em anexo no manual do microcontrolador.

A outra unidade periférica escolhida foi a placa de desenvolvimento NodeMCU. Esta placa tem como base o microcontrolador Espressif ESP8266 que tem integrado um módulo Wi-Fi normalizado pela norma IEEE 802.11 b/g/n. Este microcontrolador está equipado com um processador de Tensilica Xtensa LX106 de 32 bits regulado a 80MHz, uma memória RAM de 64 KBits para instruções, uma memória não volátil de 96KBits, e uma memória flash de 4MBits. Possui ainda 16 portas GPIO, portos SPI e I2C. Apenas contém um conversor analógico-digital.





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