Os sistemas embarcados (português brasileiro) ou sistemas embedidos (português europeu) são sistemas eletrônicos microprocessados, completamente encapsulados e dedicados ao dispositivo ou sistema que controlam. Diferentemente de computadores de propósito geral, como o computador pessoal, um sistema embarcado executa um conjunto de tarefas predefinidas com requisitos específicos. A engenharia empregada nesses sistemas permite a otimização do projeto, reduzindo tamanho, recursos e custo do produto.
Esses sistemas geralmente não podem ter sua funcionalidade alterada durante o uso. Caso seja necessário modificar seu propósito, é imprescindível reprogramá-lo por completo. Dispositivos como PDAs são frequentemente considerados sistemas embarcados devido à natureza de seu hardware, apesar de apresentarem flexibilidade em termos de software. Eles são usados em uma vasta gama de equipamentos, de leitores MP3 a semáforos.
História dos sistemas embarcados
Nos primórdios dos computadores digitais, na década de 1940, eles eram frequentemente dedicados a tarefas únicas. Contudo, devido ao tamanho, não eram considerados sistemas embarcados. O conceito de controlador programável surgiu posteriormente.
O Apollo Guidance Computer, criado para o programa Apollo, é considerado o primeiro sistema embarcado reconhecido. Desenvolvido por Charles Stark Draper no MIT, operava em tempo real e era considerado o componente mais arriscado do projeto. A utilização de circuitos integrados monolíticos reduziu o tamanho e peso do equipamento, mas aumentou os riscos.
Outro marco foi o sistema militar do míssil nuclear LGM-30 Minuteman, lançado em 1961. Este foi o primeiro a usar circuitos integrados em grande volume, reduzindo significativamente o custo e permitindo a aplicação comercial desses componentes. Desde então, os sistemas embarcados evoluíram rapidamente, reduzindo custos e aumentando seu poder de processamento e funcionalidade.
Em 1978, a National Electrical Manufacturers Association introduziu normas para microcontroladores programáveis. Na década de 1980, houve integração de componentes externos ao chip do processador, criando microcontroladores que impulsionaram a difusão dos sistemas embarcados.
Características dos sistemas embarcados
- Tarefas específicas: Os sistemas embarcados são projetados para executar tarefas específicas, muitas vezes com restrições de computação em tempo real. O firmware, software desenvolvido para esses sistemas, é armazenado em memórias ROM ou flash.
- Interfaces de usuário: Podem variar desde nenhuma interface (dedicados exclusivamente a uma tarefa) até interfaces completas semelhantes a sistemas operacionais desktop. Os sistemas mais simples utilizam botões, LEDs ou telas limitadas. Em contrapartida, sistemas mais complexos podem empregar telas gráficas completas com tecnologia touchscreen.
- Processamento e arquitetura: Os sistemas embarcados possuem capacidades reduzidas em comparação aos computadores pessoais, utilizando microcontroladores com diversos periféricos integrados. As arquiteturas incluem ARM, MIPS, PowerPC, entre outras, contrastando com o mercado restrito de arquiteturas para computadores pessoais.
Periféricos
Esses sistemas interagem com o meio externo por meio de periféricos, que podem ser integrados ou associados ao sistema. Alguns exemplos:
- Teclados matriciais
- LEDs
- Interfaces seriais (RS-232, I2C)
- USB
- TCP/IP
Disponibilidade e confiabilidade
Sistemas embarcados precisam ser altamente confiáveis, funcionando continuamente por anos e recuperando-se automaticamente de erros. Técnicas como watchdog timer são empregadas para garantir sua operação.
Exemplos de aplicações
Os sistemas embarcados estão presentes em uma ampla variedade de setores:
- Aeronáutica: Sistemas de controle inercial e anticolisão.
- Telecomunicações: Telefones celulares e centrais telefônicas.
- Redes de computadores: Roteadores e firewalls.
- Veículos automotores: Controle de tração, freios ABS, injeção eletrônica.
- Dispositivos domésticos: Micro-ondas, máquinas de lavar, TVs.
- Saúde: Equipamentos médicos.
- Entretenimento: Videogames e PDAs.
Conclusão
Os sistemas embarcados são fundamentais para a modernização e eficiência de dispositivos eletrônicos. Desde suas origens na década de 1960, passaram por inúmeras transformações, reduzindo custos e ampliando funcionalidades. Sua presença em setores cruciais reforça sua importância no cenário tecnológico atual.
