uma reflexão sobre os 28 anos de pesquisa no laboratório de integração de software e hardware da...

Florianópolis, Abril de 2012 Prof. Dr. Antônio Augusto Fröhlich (http://www.lisha.ufsc.br) 1 / 32

Laboratório de Integração de Software e Hardware

28 Anos de Pesquisa

Prof. Dr. Antônio Augusto Fröhlich

[email protected]://www.lisha.ufsc.br/

Abril de 2012


LISHA

Fundado em março de 1984 para promover a pesquisa na fronteira entre hardware e software

Gerações:

1984-19921992-19971997-20012002- Prof. Fröhlich

Período Líder FocoProf. Specialski Redes de ComputadoresProf. Leite Redes, TMN e SOProf. Wangenheim Telemedicina

Sistemas Embarcados


Orçamento Anual de Pesquisa

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012*0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

R$ mil


Produção Científica

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012*0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

InternacionalNacional


Colaboradores Atuais

Professores (8)Associados (6)Doutorandos (5)Mestrandos (10)Graduandos (7)Administração (2)


Inovação

UFSC

LISHA EmpresasCursos

conhecimento inovação

ProdutoEnsino Pesquisa


Parcerias


Sistemas Embarcados

“Hardware e software que formam um component de um sistema maior, o qual se espera que opere sem intervenção humana.” [Foldoc]


Integração Extrema

Avanços recentes da microeletrônica nos permitem integrar projetos complexos de hardware em um único chip

Com o software adequado, podemos falar em Embedded System-On-a-Chip


[Black & Donovan, 2009]

Complexidade de Projeto


módulos VB Javaclasses

1960

funções

OO++

1970 1980 1990 20xx

modelos

plataformasHDL IPsISACIscircuítos

SOFTWARE

HARDWARE

Componentes


ADDI $SP,$SP,–8SW $A0,4($SP)SW $RA,0($SP)

assembly

for(int i = 0;i < 10;++i)do_something(i);

always @(sel or a or b)begin if(sel == 1) f = a; else f = b;end

linguagens de alto nível

modelos

transistor porta lógica RTL

Níveis de Abstração


Hardware x Software

C1

C2 C3C2C1 C3

class C1 { … C2 c2; … void c1_behavior(){ … c2.operation0(...); … c2.operation1(...); ... } ...};

SC_MODULE(C1) { … sc_port<...> *outport; … void c1_behavior(){ … outport->operation0(...); … outport->operation1(...); ... } ...};

TLM OOP

UNB – Apr 2011 Antônio Augusto Fröhlich (http://www.lisha.ufsc.br) 18 / 32

CIA² Project

Building Smart Cities: from environment instrumentation to application development

Network of 18 Brazilian Universities Sponsored by CTIC


CIA² Research Network

IECOMUFALUFF

UFMGUFPAUFRJUFSCUNB

UNIFORPUC-RIO

UFESUFG

UFOPUFPRUFRNUFSJ

UNICAMPUSP


CIA² Challenge: Integration

Picture by ZTE


UFMG: Urban Traffic Monitoring


UFPR: Climate Monitoring

cause

effect


USP: River Monitoring


UFSC/LISHA: Internet of Things

Trillions of objects Parallel, asynchronous

events Self-configuring,

dependable, energy-aware wireless sensor network

Aware of time and space Started with RFIDs


OpenEPOS@EPOSMote

swhw

Application

EP

OS

Hardware Mediators

ARM7IEEE

802.15.4EPOSMote

Sen / Act

Sensor X

Actuator Y

System Abstractions

Memory Power

Network

C-MAC

IP

TCP

SensorsActuators

Process

EPOSMote Sen / Act

Sensor X

Power

Actuator Y

Source I

Source II

ARM7

Radio

Oscillator

Antenna

I2C UART

ADC

SPI

Rx/Tx

Memory


Green Building: Power Generation

Amorph Silicon a-SI – PVL 144 (27,648 kWp) Crystalline Silicon c-SI – Pluto 205 (7,995 kWp)

CIGS – ASCENT 140 (6,720 kWp) Crystaline Silicon c-SI – Pluto 205 (7,790 kWp)

Block A - 35,643 kWp

Block B - 14,51 kWp TOTAL POWER 50,153 kWp


Green Building: Smart Outlet

Standard outlet PLC communication

● Sensors● Actuators● Control

Energy meter Low-power standby


UFSC Research Center on Renewable Energies

InPETRO

Instituto


UFSC Research Center on Renewable Energies

■ Parking■ Work■ Toilets ■ Living■ Moving■ Access

5000 m²


SIBRATEC


EngenhariaElétrica

Ciênciada

Computação

SistemasEmbarcados

Educação para SE

Sistemas embarcados são frutos de projetos intrinsecamente multidisciplinares

Profissional ainda não preparado adequadamente pelas universidades


Final Remarks

Now is the right time to make our Cities smarter IoT is a fundamental piece of future Smart Cities First Smart Cities demonstrators

● PC and smartphone technology●Oversized, hard to verify, not green

● Ordinary TCP/IP (v4/v6)●No notion of time and space

Next technological milestones● Cross-layer optimization (protocol integration)

●Routing, transport, positioning, timing●Service-oriented elements

● Dynamic adaptation●Reactive adaptation of parameters (e.g. duty cycle)●Coordinated protocol alterations (aided by a meta-protocol)

● Privacy and Trustfulness

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