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Osciloscópio Digital de Baixo Custo - DAINF

1. ee pm USB Conectada a Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger Dri E E l t 2 Posi o div Canal 1 1 o On Anti Aliasing Escala 1 Vidiv O ols Offset E ee x Posi o div E m Base de Tempo Tempo 5usjdiv 2 Cursores On Cursor1 Cursor2 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 8 1 2 3 4 5 6 Tempo Tens o RMS 0 726 V Tens o Pico Pico 2 048 V 2 049 V Frequ ncia 104 167 kHz Cursor2 Cursor Tensao Canal 1 Tempo Figura 114 Oscilosc pio projetado Vpp 2 049 V Vrms 0 726 V f 104 167 kHz Agilent CH1 500m div 2 000us div 50 0MSa s Figura 115 Oscilosc pio comercial Vpp 2 04 V Vrms 0 696 V f 100 kHz 144 e Frequ ncia 10 kHz e tens o 2 06 V 4 Oscilosc pio 5 jm Sm mm m USB Conectada Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o on Posi o div Canal 1 1 Q On Anti Aliasing Tens o RMS 0 704 V Escala 1 Vjdiv x S cameo Tens o Pico Pico o 2 016 V o Arc 2 Q leger F kl F OFFSet a E are Tr Frequ ncia Posi o div 9 978 kHz al mE Base de Tempo Tempo 50 us div 2 Cursores On Cursori Cursor2 Cursor2 Cursor1 a Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 116 Oscilosc pio projetado Vpp 2 016 V Vrms 0 704 V f 9 978 kHz Agilent CH1 500mV div 20
2. UTROS OSCILOSC PIOS cccccssssesessessececeeeeeccccecececeeecens 10 1 Introdu o 1 1 MOTIVA O A escolha por esse projeto foi motivada inicialmente pelos pr prios integrantes da equipe necessitarem de um equipamento que me a tens es de sinais anal gicos ou digitais em experimentos de mat rias no curso de engenharia de computa o como Fundamentos De An lise De Circuitos El tricos Eletr nica Geral 1 Em alguns laborat rios dessas mat rias precisamos levantar a resposta em frequ ncia ou observar o formato da na onda na sa da de um determinado circuito para isso utilizamos um oscilosc pio geralmente o estudante precisa vir para a faculdade fazer o experimento por n o ter determinados equipamentos com o oscilosc pio proposto neste projeto o estudante poder analisar circuitos com sua ferramenta particular necessitando somente de um computador 1 2 OBJETIVOS O objetivo do projeto o desenvolvimento de um oscilosc pio digital de baixo custo que opere em faixas de frequ ncia de at 100KHz o sistema desenhara os sinais de onda na esta o base sendo necess ria uma comunica o esta o base sistema embarcado Al m disso ser implementado um sistema de condicionamento de sinal que faz o ajuste de tens o para a faixa de funcionamento do ADC 11 2 Planejamento 2 1 PREMISSAS E RESTRI ES PREMISSAS e Oscilosc pio Digital e Gerador de Fun es e Esta o de sold
3. getCursor2 Cursor getCanal J Canal getCanal2 Canal getTrigger Trigger getFrameProjeto void L atualizaPosicaoOffset ch Canal posicao double void atualizaPosicaoOffset ch Canal sentido int void atualizaLabelCursores void atualizaLabelCanais void Plotter ProtocoloComunicacao estado int reqUsuario boolean amostrasProntes boolean enviePacote boolean statusEscrita boolean ackMode boolean ACKStart boolean pacote bytel numPck int numAckRecebido int lipcAckRecebido int checkSumRecebido int amosirasCH1 int amostrasCH2 int contacorCH int cantadorCH2 int lirnerTimeQuL long MAX TIVER TIMEOUT long numblack int numMaxNack int numiTimeOut int numMaxTimeOut int data ini posDeta int wamUser int ProtoccloComuricacao c run void trataDado void inicializandoVariaveis void envicPacoteSetup void esperandoAck void verificaTimeOutEA boolean verificaMensagemi void trataMACK void esperandoEnvioDeComandos void verificaCheckSumACK boolean retransmiteMensagem void teiriciaMagEstados void Pacote escalaTensaoCH int escalaTensaoCHZ int escalaTempo int CH1ON boolean CH2ON boolean antAliasingCH1 boolean AntAliasingCH2 boolean bytes atusEscrita boolean ge
4. 5 507 V ug ER j Escala 4 idiv y Has i Tens o Pico Pico 2 5 643 V aco LAE O Trigger Y 4 4 Offset i 5 99 EC AMT Frequencia Posi o div 0 986 Hz l l f J l f l j j f Base de Tempo Tempo 1 s div 2 Cursores On Cursori Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 92 Oscilosc pio projetado Vpp 15 643 V Vrms 5 507 V f 0 986Hz Agilent CH1 2 00 div 200 0us div BOOKS a s Figura 93 Oscilosc pio comercial Vpp 15 4 V Vrms 5 28 V f 1 01Hz 133 Oscilosc pio Frequ ncia 10 kHz e tens o 15 2V Iniciar Conex o 3 N O Trigger Tens o 2 3 Tempo USB Conectada Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Escala 4 Vidiv Offset Posi o div Base de Tempo Tempo SOus div Cursores On Cursori Cursor2 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 4 886 V Tens o Pico Pico 3 820 Vy 1 Frequ ncia 10 210 kHz Cursor2 Cursor1 Tensao Canal 1 Tempo Figura 94 Oscilosc pio projetado Vpp 13 899 V Vrms 4 899 V f 10 210 kHz Agilent CH1 2 00 div Figura 95 Oscilosc pio comercial Vpp 15 2 V Vrms 5 24 V f 10 kHz 200 0us div
5. 2 1 pressMouseChartPanel 2 1 1 atualizaPosCursores void D 12414 setPosicao pos double void gt 2 1 1 2 clearDdmainMarker void gt 2 1 1 3 addDdmainMarker void gt 2 1 1 4 configRangeMarker gt 2 1 1 5 getChartPanel repaint Figura 33 Diagrama de sequ ncia para deslocar os cursores sdDS DeslocarTrigger Hh 2 JanelaPrincipal l 2 1 pressBtnAlterarPosTrigger 2 1 1 atualizaPosTrigger m 2 1 1 1 setPosicao 2 1 1 2 ClearRangeMarker 2 1 1 3 addRbngeMarker 2 1 1 4 configRangeMarker 1 1 5 getChartPanel repaint fp FrameProjeto trigger Trigger plotter Plotter S i 1 MostrarJanelaPrincipal gt gt D Figura 34 Diagrama de sequ ncia para deslocar o trigger sd DS InicializarConexao x fp FrameProjeto protCom ProtocoloComunicacao comunicacao Comunicacao Q Usuario Sistema Embarcado estret JanelaPrincipal 2 JanelaPrincipal 2 1 pressBtniniciaConexao 2 1 1 ConectarUSB iaConexao 2 1 1 2 setReqUsuarioConexao 3 run void 2 1 2 InformaStatusConexao 3 1 montaPacote bytes 3 2 write void 2 1 2 1 ConfirmaMensagem gt gt 3 2 1 envia
6. Figura 13 Circuito de entrada do segundo canal 5VUSB Jos Vos BSEREREENBBS PWMI1 PMO 11 10 2 8 7 6 5 4 3 2 1 Header 30 Figura 14 Pinos de conex o com a placa de desenvolvimento 55 4 3 PROTOCOLO DE COMUNICA O O projeto do protocolo de comunica o foi baseado em caracter sticas dos protocolos TCP e UDP Foram aplicadas caracter sticas do protocolo TCP no envio de comandos de configura o da esta o base para o microcontrolador neste caso necessitamos de uma comunica o confi vel para essa finalidade utilizamos pacotes de reconhecimento ACK e NACK Em rela o ao protocolo UDP utilizamos suas caracter sticas para o recebimento de amostras do microcontrolador nesse caso n o precisamos da comunica o confi vel mas sim ocupar banda somente com as amostras enviadas do microcontrolador Foram utilizadas caracter sticas do protocolo bit alternante como o n mero da janela ser igual a um ou seja ao enviar uma mensagem esperamos o ACK NACK desta para o envio da pr xima mensagem A esta o base age como mestre nessa comunica o ela envia comandos de configura o para o microcontrolador O microcontrolador recebe comandos e envia tanto ACK s como amostras para a esta o base comportando se portanto como escravo na comunica o No protocolo n o utilizamos a abertura de conex o o microcontrolador sempre est ouvindo a chegada de pacotes de configura o ou requi
7. Canal 1 o On Anti Aliasing Escala 400 mV div OffSet Posi o div Base de Tempo Tempo isjdie sits Cursores On Cursor1 Cursor2 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 0 516 V Tens o Pico Pico 1 075 Frequ ncia 1 000 Hz Cursor2 Cursor1 Tensao Canal 1 Tempo Figura 136 Oscilosc pio projetado Vpp 1 075 V Vrms 0 516 V f 1 Hz Agilent CH1 200mV div Figura 137 Oscilosc pio comercial Vpp 1 09 V Vrms 0 517 V f 1 Hz 200 Oms div 500S a s 155 Frequ ncia 1 Hz e tens o 126 mV Oscilosc pio mmm Iniciar Conex o 3 Tens o o 1 2 3 Tempo Stop Trigger Canal 1 o On Escala 40 mwfdiv OFFSet Posi o div Base de Tempo Tempo 1 sjdiv Cursores On Cursorl Tensao Canal 1 Anti Aliasing Tensao Canal 1 Tens o RMS 8 837 mV Tens o Pico Pico 124 471 mV Frequ ncia 1 000 Hz Cursor2 Cursor Tensao Canal 1 Tempo Figura 138 Oscilosc pio projetado Vpp 124 471 mV Vrms 38 837 mV f 1 Hz Agilent Delay O00000s CH1 20 0mV div 200 Oms div 500S a s Figura 139 Oscilosc pio comercial Vpp 126 mV Vrms 36 3 mV f 0 994 Hz 156 e Frequ ncia 10 kHz e tens o 117 mV Oscilosc pio Iniciar Conex o Stop 3 Trigger o On 2 Posi o
8. Figura 120 Oscilosc pio projetado Vpp 1 969 V Vrms 0 704 V f 1 Hz Agilent CH1 500m div 200 Oms div 500S a s Figura 121 Oscilosc pio comercial Vpp 2 04 V Vrms 0 718 V f 1 01 Hz e Frequ ncia 1 Hz e tens o 1 05 V 147 4 Oscilosc pio c3 le es Iniciar Conex o Stop Trigger o Dri 2 Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 367 088 mV Escala 400 mv diy LES um p Tens o Pico Pico o 1 037 V EEES TA Frequ ncia Posi o div 1 000 Hz 1 Base de Tempo Tempo 1sfdiv E Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursor 3 T Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 0 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 122 Oscilosc pio projetado Vpp 1 037 V Vrms 367 088 mV f 1 Hz Agilent Delay O00000s CH1 200mV div 200 Oms div 500S a s Figura 123 Oscilosc pio comercial Vpp 1 05 V Vrms 369 mV f 1 Hz e Frequ ncia 1 kHz e tens o 1 09 V 148 4 Oscilosc pio o E lS EE s SB Conectada z Iniciar Conex o USB Conectada Stop 5 Trigger On 2 Posi o div Canal 1 f On Anti Aliasing Tens o RMS 366 066 mV Escala 400 mVjdiv a R 2 bi Tens o Pico Pico o 1 055 V m I ES D Trigger OFFSet 2 EP Frequ ncia m Posi o div 992 056 Hz i G X Base de Tempo Tempo 0 5 ms div 2 Cursores On Cursori Cursor2 Cursor2
9. BOOKS a s 134 e Frequ ncia 100 kHz e tens o 15 1 V if S Oscilosc pio c3 E So LISB Conectada Stc Iniciar Conex o USB Conectada Stop Triager o on Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 4 853 V VA Escala 4 idiv O R E Tens o Pico Pico a 13 693 Elen To 2 O Trigger OffSet ir 5 j l n TE Frequ ncia E Posi o div 96 154 kHz 1 Y l Base de Tempo Tempo Sus div t Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 D 1 2 3 4 5 8 Tempo Tempo Figura 96 Oscilosc pio projetado Vpp 13 693 V Vrms 4 853 V f 96 154 kHz Agilent CH1 2 00 div 2 000us div 50 0MSa s Figura 97 Osciloscopio comercial Vpp 15 1 V Vrms 5 21V f 100 kHz 135 e Frequ ncia 100 kHz e tens o 15 7 V if S Oscilosc pio c3 E mb m r USB Conectada ck Iniciar Conex o USB Conectada Stop Triager o On 2 Posi o div Canal 1 On Ant Aliasmg Tens o RMS 6 593 du Escala 4 idiv E Tens o Pico Pico o 14 681 V n ES O rigger HI Lt OffSet A 2 x Frequ ncia E Posi o div 96 154 kHz 1 Base de Tempo Tempo Susfdiv T Cursores on Cursor1 Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo
10. descrito nesse relat rio como o condicionamento de sinais e o sistema de aquisi o de dados que descrito neste t pico pelo ADC 39 3 1 1 Funcionalidades Tektronix DS 2024C 5 Figura 4 Painel frontal de um oscilosc pio digital Os principais bot es de um oscilosc pio est o mostrados na Figura 4 neste t pico ser descrito algumas funcionalidades que esses bot es possuem e Como podemos observar na imagem acima o circulo em rosa mostra o gr fico plotador onde os sinais podem ser analisados nesse oscilosc pio temos a possibilidade de verificar sinais de at 4 canais e O circulo em azul cont m a entrada dos canais onde o usu rio encaixa a ponta de prova e pode medir o sinal que deseja No circulo preto est contido os menus gerais do oscilosc pio al m disso bot es com funcionalidades de RUN STOP que congela descongela o gr fico que est sendo plotado measure que o usu rio pode verificar medi es de tens o pico a pico RMS m dia m xima m nima e a frequ ncia do sinal no menu acquire pode ser selecionado o tipo de aquisi o em que o oscilosc pio ir fazer a plotagem dos sinal adquirido e por fim h nesse conjunto de bot es a sele o de op es envolvendo 40 cursores que auxiliam na medi o de per odo e tens o dos sinais e No circulo verde temos a fun o de trigger a principal fun o do trigger fazer com que o sinal medido fique estabilizado e n o co
11. o div 0 986 Hz Base de Tempo Miu luli Tm T m f ll lh Ul MJ wv AN Vw In Nn AM Ma mM kg A lli I AM Tempo 1 s div Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursor2 Cursor E Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 E 2 la Tempo Figura 150 Oscilosc pio projetado Vpp 130 461 mV Vrms 53 433 mV f 0 989 Hz Agilent CH1 20 0mV div 200 Oms div 500S a s Figura 151 Oscilosc pio comercial Vpp 122 mV Vrms 51 3 mV f 1 Hz 162 9 2 MANUAL DO USU RIO Oscilosc pio ton x E i 2 USB Conectada 3 Trigger gt Posi o div Canal 1 65 Escala 4 Vidiv OffSet Tens o o t 1 Posi o div 4 Base de Tempo Tempo 50 usjdiv eJ Cursores Cay Cursor Cursor2 Cursorz Cursor Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tempo Tempo Figura 152 Software oscilosc pio Este um manual de opera o correspondente ao software do oscilosc pio 1 Primeiramente certifique se que o sistema de aquisi o de sinal est devidamente conectada ao seu computador em uma das portas USB e que tenha instalado as Dlls corretamente instala o das Dlls no final do manual 2 Clique em iniciar conex o como mostrado em 1 na Figura 152 Caso a conex o ocorra o status em vermelho atualizado para USB Conectada Caso contr rio uma mensagem mostrada informando que n o foi poss vel se conectar caso
12. Figura 98 Oscilosc pio projetado Vpp 14 681 V Vrms 6 593 V f 96 154 kHz Agilent CH1 2 00 div 2 000us div 50 0MSa s Figura 99 Osciloscopio comercial Vpp 15 7 V Vrms 7 57 V f 100 kHz 136 e Frequ ncia 10 kHz e tens o 15 4 V L Oscilosc pio o B jm Iniciar Conex o USB Conectada Stop Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 6 948 V Escala 4 idiv t ROUEN E Tens o Pico Pico o 14 398 V EN mM Frequ ncia Posi o div 9 978 kHz 1 Base de Tempo Tempo s0 us div E E ie ee um Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursor2 Cursor 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 8 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 100 Oscilosc pio projetado Vpp 14 398 V Vrms 6 948 V f 9 978 kHz Agilent CH1 2 00 div 20 00us div 5 00MSa s Figura 101 Oscilosc pio comercial Vpp 15 4 V Vrms 7 59 V f 10 kHz 137 S Oscilosc pio Frequ ncia 1 kHz e tens o 15 5 V gt E S Iniciar Conex o 3 USB Conectada Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 o On Anti Aliasing Escala 4 idiv Offset Tens o o ra N Tempo Posi o div Base de Tempo Tempo 0 5 msjdiy sss Cursores On Cursor2 Tensao Canal 1 Cursor 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 7 538 V Tens o Pico Pi
13. Henrique Oscilosc pio Digital de Baixo Custo Low Cost Digital Oscilloscope Final Report Computer Engineering Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2011 This project aims at setting up a low cost digital oscilloscope providing students of electrical engineering and computing engineering a handy tool The project includes a signal acquisition system that conditions the signal to the ADC tracks that works The analog data is then converted to digital and sent to the embedded system where in the base station are plotted in software Key words Digital Oscilloscope Signal Conditioning Data Acquisition System Lista de Tabelas Tabela T Modelos do PICOSCODE asas tein m i de ce t e Re isi a 15 Tabela 2 Componentes que atendem os requisitos do projeto 27 Tabela 3 Componentes que n o atendem os requisitos do projeto 28 Tabela ADCS Pesquisados ssa arm imeem Sa iom ania 28 Tabela 5 Op es pesquisadas de fonte chaveada sss 29 Tabela 6 Amplificadores pesquisados esee 29 Tabela 7 Compara es linguagens de programag3o sss 30 Tabela 8 Or amento detalhado previsto sees 34 Tabela 9 Deliverables e auxiliar de gerente sss 37 Lista de Figuras Fig ra l
14. 156 250 kHz 117 Figura 82 Oscilosc pio comercial Vpp 2 12 V Vrms 1 01 V f 150 kHz ess 118 Figura 83 Oscilosc pio projetado Vpp 103 44 mV Vrms 57 546 mV f 62 500 kHz 119 Figura 84 Oscilosc pio comercial Vpp 2 12 V Vrms 1 01 V f 200 kHz ees 119 Figura 85 Resposta em frequ ncia do anti alising eese rare eee mea tenen tente tente tente se nter tenens 121 Figura 80 Cronograma atualizado acc tert mette ul m Gies ce SES aia Odes rere bas ee 122 Figura 87 Gant qbualizadois nan cifiet i nuo dime ei Enn i a iesu dene 123 Figura 88 Oscilosc pio projetado Vpp 18 493 V Vrms 6484 V f 9 978 kHz sss 131 Figura 89 Oscilosc pio comercial Vpp 20 4 V Vrms 6 99 V f 10 kHz ess 131 Figura 90 Oscilosc pio projetado Vpp 15 252 V Vrms 5 364 V f 992 056 Hz 132 Figura 91 Oscilosc pio comercial Vpp 15 2 V Vrms 5 25 V f 4KHz eene 132 Figura 92 Oscilosc pio projetado Vpp 15 643 V Vrms 5 507 V f 0 986Hz sss 133 Figura 93 Oscilosc pio comercial Vpp 15 4 V Vrms 5 28 V f 1 01H2Z eren 133 Figura 94 Oscilosc pio projetado Vpp 13 899 V Vrms 4 899 V f 10 210 kHz 134 Figura 95 Oscilosc pio comercial Vpp 15 2 V Vrms 5 24 V f 10 kHz ees 134 Figura 96 Oscilosc pio projetado Vpp 13 693 V Vr
15. 42 178 mV f 104 167 kHz 158 143 Oscilosc pio comercial Vpp 112 mV Vrms 35 6 mV f 100 kHz sss 158 144 Oscilosc pio projetado Vpp 117 701mV Vrms 51 953 mV f 96 154 KHZ 159 145 Oscilosc pio comercial Vpp 119 mV Vrms 51 5 mV f 100 kHz sss 159 146 Oscilosc pio projetado Vpp 128 117 mV Vrms 53 332 mV f 9 978 kHz 160 147 Oscilosc pio comercial Vpp 121 mV Vrms 52 3 mV f 10 kHz esses 160 148 Oscilosc pio projetado Vpp 126 294 mV Vrms 53 003 mV f 992 056 Hz 161 149 Oscilosc pio comercial Vpp 123 mV Vrms 52 8 mV f 1 kHz sss 161 150 Oscilosc pio projetado Vpp 130 461 mV Vrms 53 433 mV f 0 989 Hz 162 151 Oscilosc pio comercial Vpp 122 mV Vrms 51 3 mV f 1 Hz sss 162 1527 s SOftWare OSCHOSCODIO suas an mer ap IL E M 163 Sum rio LINTRODUC O sessao Eid SOS ESSO aaa ia AO a a dd Rd 11 i MOTIVA O as Oise Ta A ESG IM NEU IUE E 11 142 OBJETIVOS aaa O E D LO ED REED 11 2 PLANEJAMENTO b sxueeeecota sues KR VE CEU a TEL TUETA AR ERN Cu qu VOLES EATER Fa M Ve CoLa Sa S Una sia da cansa ca 12 2 1 PREMISSAS E RESTRI ES P 12 2 2 DESIGNA O DO GERENTE DA EQUIPE iis uoi aane aaa ctv dia ie navire s oie 12 2 3 REQUISITOS ias eamus esci Ee Tuoi dara e
16. Cursorl 3 y Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 8 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 124 Oscilosc pio projetado Vpp 1 055V Vrms 366 066mV f 992 056Hz Agilent CH1 200mV div 200 0us div BOOKS a s Figura 125 Oscilosc pio comercial Vpp 1 09 V Vrms 366 mV f 1 kHz e Frequ ncia 10 kHz e tens o 1 08 V 149 Oscilosc pio c3 le e Sm Iniciar Conex o Stop Trigger o On SU EU HRS J 2 Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 388 653 mV Escala 400 mV div as E cm Tens o Pico Pico o 1 119 oO cce OFF Se 2 0 trigger OFFSet no Wasp TM Frequ ncia E Posi o div 9 978 kHz 1 Base de Tempo Tempo 50 usfdiv 2 Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursori 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 126 Oscilosc pio projetado Vpp 1 119 V Vrms 386 653 mV f 9 978 kHz Agilent Delay 0000s CH1 200mV div 20 00us div 5 00MSa s Figura 127 Oscilosc pio comercial Vpp 1 08 V Vrms 364 mV f 10 kHz 150 e Frequ ncia 100 kHz e tens o 1 1 V amp Oscilosc pio cs E sto Iniciar Conex o Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 S On Anti Aliasing Tens o RMS 397 669 mV Escala 400 mV div MITIS Tens o Pico Pico 134 V o rigger Offset E A Fr
17. ER v 0 941 V i Escala 1 Vjdiv ine gt Tens o Pico Pico 2 361 V oe m un 2 0 Trigger OFFSet M E EM amu Frequ ncia Posi o div 19 956 kHz l p o LA J A J al id N A z Nm LIN Base de Tempo Tempo 50 usfdiv 2 Cursores On Cursor1 Cursorz Cursor2 Cursori Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 77 Oscilosc pio projetado Vpp 2 361 V Vrms 0 941 V f 19 956 kHz 115 Figura 78 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 01 V f 20 kHz 10 00us div 10 0MSa s e Frequ ncia 100 kHz com Tens o Pico a Pico 2 12 V e Ant Aliasing ligado Oscilosc pio oO XT Iniciar Conex o 3 USB Conectada Stop Trigger o On Tens o o 3 Tempo Mun L Posi o div Canal 1 o On o Anti Aliasing Escala 1 idiv Offset Posi o div t Base de Tempo de Tempo 5usjdiv Cursores On Cursor1 Cursor2 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 0 752 Tens o Pico Pico DEW j eT Y Frequ ncia 96 154 kHz Cursor2 Cursor1 Tensao Canal 1 Tempo Figura 79 Oscilosc pio projetado Vpp 2 124 V Vrms 0 752 V f 96 154 kHz 116 50 0MSa s Figura 80 Osciloscopio comercial Vpp 2 12 V Vrms 1 01 V f 100 kHz e Fre
18. m um schmitt trigger para fazer este controle o n vel de tens o usado para acionar o trigger foi de 0 1V visto que o sistema alimentado com fonte de alimenta o externa gera ru do na ordem de 0 02V 5 6 5 Stop 103 O stop corresponde a uma vari vel de controle do plotador que libera ou congela o gr fico desenhado O valor dessa vari vel alterado quando o usu rio aperta o bot o correspondente 5 6 6 Simula o de sinais para a esta o base Devido ao fato do desenvolvimento do sistema de aquisi o de dados ocorrer em paralelo com o desenvolvimento do software da esta o base foi necess rio simular um gerador de fun es dentro de nosso software gerando formatos de ondas com tens es e frequ ncias diversas O objetivo desta simula o foi testar o funcionamento do software na esta o base incluindo os m todos de c lculo de frequ ncia tens o pico a pico e RMS Este simulador est incluso no projeto do software no pacote Testes 5 6 7 Dificuldades encontradas As principais dificuldades encontradas na implementa o do software da esta o base foram e Software ocupando muito processamento do PC O software na esta o base ficou lento o prov vel motivo desse problema foi o controle de acesso as threads que foi feito somente com flags Uma poss vel solu o para este problema seria a utiliza o de sem foros junto com flags para o controle das threads no programa e O modo de desenho de amo
19. 4 2 pois compat vel com o programador e possui uma vers o demo A vers o demo possui limita es que n o afetam o projeto Esta IDE foi produzida pelo fabricante do core do microcontrolador que utilizaremos ARM e o debugger atende os requisitos do projeto por exemplo poss vel analisar a sa da do ADC interno ao microcontrolador em uma janela gr fica 2 6 2 6 Linguagem de Programa o do microcontrolador Para as configura es de registradores e rotinas localizadas em regi es cr ticas que precisaremos de processamento eficiente utilizaremos assembly Em outras partes do c digo ser utilizado rotinas em C para chamada de fun es 32 2 7 OR AMENTO INICIAL DETALHADO PREVISTO Este t pico apresenta uma estimativa de custo total do projeto Como ele se encontrava numa fase inicial a estimativa girou em torno de v rias op es de solu es para atenderem aos problemas propostos n o apresentando necessariamente o pre o realmente gasto na execu o muito menos os produtos que ser o efetivamente utilizados Em suma apresentada uma estimativa de custo total do projeto Para componentes estimamos a necessidade de Microcontrolador com Interface USB 2 canais ADC 12bits com taxa de convers o acima de 1 Msps com convers o simult nea Capaz de transportar os dados do ADC para o buffer USB em uma taxa de 2 MB s e Amplificador Operacional e Fonte chaveada de 5V USB para 5V e
20. 6 1 Metodo ge plotagem s sod s ee eo eee eae aoe Nee 101 5 6 2 Medi OES arts son Bites id ad detta e E ON 102 BiG 2 ROQUENCIO rs sae cote nin cal cea a GR RP EA a RR a E GR Cd RE q A 102 5 0 2 2 Tensdo DICO O DICO x studii T es AERE UH ISO GOO RS SD 102 IOA Ten dO RINS uices pau ox os epe dna E eie kat acetate AR end bud ueste DEUS CARNE La EE nee qietas une P aU n AE 102 3 0 3 CUTS OTOS tenis ERTE debui dto Sn dd TA Ao tx BRE UAM a 103 SD IO OED Gcretoe sentit bv dd cadena ea ussina onions LN dc d Eo orbes utm edes anda vatis 103 DDS IVO O MR REP 103 5 6 6 Simula o de sinais para a esta o base 1 eccecccescceeccecccetceecceecescseseeeeseesseecseeeees 104 5 6 7 Dificuldades encontradas iustae etie Ie el ei dev Vea et ono eE 104 6 2 101 gp ipio cct enn guess sanada dia Dao Dadas o daN sda SNC pa cd cond ias ARC Rae GUS rn 106 6 1 INTERFACE GRAFICA DO OSCILOSC PIO sc asda seta 106 6 2 AN LISE DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO c eee 106 6 2 1 Compara o com Outros Oscilosc pios eese 109 6 4 2 Resposta em frequ ncia do ANTI ALISING ccccccccceeceeecscecsceccceecsceesceeceecseeeceesesuess 7 CRONOGRAMA 8 CONCLUS ES 8 1 AN LISE DO DESENVOLVIMENTO c ccccccsccessesscescesecesecssccsecssecsessecsusesesessesteeseeaess 8 2 INTEGRA O 8 3 TRABALHOS FUTUROS 9 ANEXOS cioe 9 1 COMPARA O COM O 9 2 MANUAL DO USU RIO 10 REFER NCIAS
21. Canal 1 l On Anti Aliasing Weeeeesssosessoseessoses cel Escala 4 idiv O emer a fi ul ra A Offset Posi o div i Tens o P Base de Tempo Tempo 50 usjdiv Cursores On Cursor1 Cursor2 E RA a a a ESSE SSS Tens o Canal 1 Tens o Canal 1 Tens o RMS 6 484 V Tens o Pico Pico 18 493 V Frequ ncia 9 978 kHz Cursor2 Cursor Tensao Canal 1 Tempo Figura 62 Interface grafica software 6 2 ANALISE DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO A placa de circuito impresso produzida teve um resultado satisfatorio porem poderia receber alguns melhoramentos como melhorar o lugar onde ficam as legendas fazer com que algumas trilhas fiquem ainda menores melhorar o posicionamento dos rel s Estes erros foram cometidos devido inexperi ncia de roteamento e fabrica o de uma placa de circuito impresso valido salientar que nenhum desses erros causou o n o funcionamento da placa produzida 106 CPE al ad E cul E a m ee Figura 63 do sistema de aquisic o de sinais 107 ta E r d is ES T A y E in MX ac zd s Va beiti ou a vaa Figura 64 PCI do sistema de aquisic o de sinais acoplada ao kit de desenvolvimento 108 6 2 1 Compara o com Outros Oscilosc pios Neste t pico est sendo apresentado os resultados obtidos com o oscilosc
22. DMA Figura 21 Diagrama 2 de M quina de Estados do Sistema Embarcado Toda vez que ocorre uma interrup o do DMA sinalizando que foi convertido um buffer de dados pelo ADC o tratador faz os seguintes passos e Ativa uma flag para sinalizar para a rotina principal que existem dados no buffer para serem enviados para a esta o base e Troca o buffer que o DMA ir armazenar as amostras dual buffer 62 4 5 ESTA O BASE Nesta sess o apresentado todos projetos referentes ao software da esta o base sendo eles diagrama de casos de uso diagrama de classes e diagrama de sequencia 4 5 1 Diagrama de Casos de Uso O diagrama de casos de uso um diagrama da UML cujo objetivo representar um requisito do sistema que ser automatizado A Figura 22 mostra o diagrama de casos de uso para o software da esta o base logo abaixo da figura segue sua descri o 63 Select Ant Aliasing CH1 Microcontrolador Alterar Escala Tens o CH1 Desativa Cursores Apresentar gr fico canais Apresentar dados Canal Figura 22 Diagrama de casos de uso UCO1 Inicializar conex o O usu rio inicia a conex o USB com o sistema controlado pelo microcontrolador UCOZ Select Anti Aliasing CH1 O usu rio pode ativar ou desativar a op o de Anti Aliasing do sinal obtido no canal 1 64 UCOS Alterar Escala de Tens o CH1 O usu rio pode aumentar ou diminuir a escala de tens o atrav s de escalas defi
23. E E ct DUUM VINEA du SPENT ED Da COE Da 12 2 92 1 Reguisitos TURGIOROIS ost soa ed Pt verbu ies E M aca DM oV Uim tA DUE 12 24 TRABALHOS CORRELATOS saias asso dons Ta EPI PES cR aha PUUQUE DE anca t E pou Db 13 24A DSO NONO HERES 13 ZZ PICOICOD C eiven ice inato Caiana a AA EE 14 24 I Acces Hm 15 2 5 PEANEJAMENTO DE RISCO Saa in Eos En ia a eB Smet d ome dos pui Es ede Tie EE aes 16 2 6 ALTERNATIVA TECNOL GICA ist ditte Deseo tessde aa Di dnas a a 26 AOT SAAD VAR P EET 26 YG LI MICrocontrolddor soa de pe aU ect ER RE MTM EM MN MU E mM dM Ku EM EE 26 PM MI DIG EE 28 2 5 3 Charge Pump Fonte Chavedd ah 58 est o S ote eb ptatem etate A tae 28 2 61 4 AID CAG ORGS at deu Gack acetate a O CR eon ceto tumble ubica Rochi in Eu ee 29 VM OPT WARE c RS RE E he casa SR EDS ER 30 2 6 2 1 Linguagem de Programa o de Esta o BaSe cccccsssccccessccceecccauececseceesaueecssencessnceesaaesessansess 30 2 5 2 2 Sistema Operacional da Esta o Base ia sortem siet Ee a b tt et TSE eR EE ERU RENA 31 2 6 2 3 Ambiente integrado para o desenvolvimento do software da Esta o Base eeesss 31 236 2 vEPreseramadore DeDUBPBI uu tectum eut crean chan ut ect ex EO ET Uca mU e 32 2 6 2 5 Ambiente integrado para o desenvolvimento do software do microcontrolador 32 2 6 2 6 Linguagem de Programa o do microcontrolador eese enne nnns 32 2 7 OR AMENTO INICIAL DETALHADO PREVIS
24. Figura 16 Pacote de dados O pacote de confirma o enviado do sistema embarcado para a esta o base confirmando a chegada de comandos Quando o pacote recebido reconhecido o pacote de confirma o do tipo ACK 0 e quando n o reconhecido do tipo NACK 1 A estrutura do pacote de confirma o mostrada na Figura 17 O StartByte e o EndByte deste se diferem do pacote de dados para evitar desentendimentos na recep o de 57 pacotes na esta o base O n mero do ACK o mesmo n mero do pacote de comando que est sendo reconhecido ou seja 0x0 ou 0x1 PACOTE DE CONFIRMA O 2B 2B T 1 2B SB Num do CHECKSUM EB ACK FEE TIPO DA CONFIRMA O num ACK dd Checksum Ultimos 3 bits F o i Figura 17 Pacote de reconhecimento No pacote de comandos e de confirma o utilizamos o campo Checksum como mecanismo de detec o de erros No pacote de dados n o necess rio retransmiss o portanto este n o possui o campo CheckSum Houve a necessidade de agrupar os campos de alguns pacotes para gerar um menor overhead Estes agrupamentos podem ser vistos nas imagens dos pacotes 4 3 1 Diagrama de M quina de Estados A esta o base ap s o envio de comandos de configura o ou sempre espera um ACK que confirma a chegada da mensagem no microcontrolador O funcionamento deste protocolo sem erros em relac o NACK s ou timeout s procede da seguint
25. InitStructure NVIC IRQChannelPreemptionPriority 2 NVIC Init amp NVIC InitStructure Figura 54 Configurac o Interrupc es 5 3 2 Calibragem da taxa de amostragem O sistema do oscilosc pio possui sete configurac es de base de tempo esta s o 5 us div 50 us div 0 5 ms div 5 ms div 50 ms div 0 5 s div e 1 s div cada uma se adequa a um certo alcance de frequ ncia de maneira que todas as frequencias que estejam dentro da proposta possam ser medidas Por m percebeu se que a taxa de amostragem do ADC n o precisa e n o deve ser a m xima em todas as ocasi es pois de nada adianta ter muitos pontos que n o representam a onda Passamos ent o adotar o conceito de pontos representativos com isso ajustamos a taxa de amostragem de cada base de tempo para se adequar ao sinal e pegar amostras representativas deste As taxas obtidas foram as seguintes e 5 us div 1 2 MSps e 50 us div gt 439 KSps e O 5 ms div 9 71 428 KSps e 5 ms div 8928 KSps e 50 ms div gt 2232 KSps e 0 5 s div gt 120 Sps e 1s div gt 60 Sps 92 5 3 3 Dificuldades encontradas No sistema embarcado foi encontrada a seguinte dificuldade e Conseguir taxas de convers o de 1 MSps com a precis o requerida no projeto Este problema foi resolvido com um extenso estudo sobre o funcionamento do ADC e do DMA Tentando aperfei oar ao m ximo as rotinas onde a convers o de dados estava presente Deixando o DMA tomar conta do ADC a maior parte
26. RMS utiliza a f rmula da Figura 61 A partir de uma s rie de pontos que representam valores de tens o obtemos o valor RMS na f rmula xi representa um valor de tens o e N o tamanho da s rie 102 Figura 61 Tens o RMS atrav s de uma s rie de pontos 5 6 3 Cursores A biblioteca JFreechart n o possui nenhum tipo de cursor que atende a necessidade da equipe mas possui marcadores Marcadores s o linhas que podem ser associados ao plotador elas podem ser verticais ou horizontais atrav s desses marcadores simulamos em nosso software cursores verticais o trigger foi implementado dessa forma tamb m Quando os cursores est o ativos o frame do projeto gera um evento caso o usu rio aperte um bot o no plotador e dependendo do cursor habilitado ele transporta o para onde o usu rio apertou o bot o Os cursores retornam dados relacionados ao gr fico plotado que representam valores de tens o e tempo a tens o que relacionada a um cursor aquela em que o sinal cruza o eixo vertical do cursor al m disso poss vel analisar valores relativos de tens o e tempo entre cursores 5 6 4 Trigger O trigger implementado participa do controle do plotador informando quando ele deve come ar a desenhar as amostras Quando ativo permite que o plotador desenhe amostras somente quando essas cruzarem pela posi o do trigger ou seja buscamos o zero crossing em rela o posi o do trigger Al m disso foi utilizado tamb
27. Transferir Mitigar Aceitar Pedir esclarecimento absoluto para os membros de forma que n o sejam deixadas d vidas nas decis es de projeto Fazer a releitura de materiais em texto produzidos pela equipe caso algo n o seja esclarecido Impacto reavaliado 3 m dio Probabilidade reavaliada 2 m dia baixa Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou Anexos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 20 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Avaria em equipamentos com longo prazo de N Identifica o aquisi o e de alto custo Bs Descri o do risco Pode ocorrer de alguns equipamentos de alto custo que s o necess rios para o projeto estarem dispon veis somente via importa o Este risco trata de danos desses equipamentos e a necessidade de reimportar 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O 5 alto O4 m dia alto O3 m dio O2 m dio baixo O baixo Explique Danos em equipamentos com longo prazo de aquisi o fazem com que seja necess ria a importa o de novos equipamentos e portanto o atraso do projeto Probabilidade O 5 alta O4 m dia alta O3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique A probabilidade de ocorrer essa situa o alta a cada semestre pelo menos uma equipe que
28. Vrms 7 V f 1 HZ erraram 110 Figura 67 Oscilosc pio projetado Vpp 121 867 mV Vrms 38 312 mV f 992 056 Hz 110 Figura 68 Oscilosc pio comercial Vpp 118 mV Vrms 36 5 mV f 1 kHz 111 Figura 69 Oscilosc pio projetado Vpp 126 294 mV Vrms 53 003 mV f 992 056 Hz 111 Figura 70 Oscilosc pio comercial Vpp 123 mV Vrms 52 8 mV f 1 kHz ess 112 Figura 71 Oscilosc pio projetado Vpp 1 134 V Vrms 397 669 mV f 96 154 kHz 112 Figura 72 Oscilosc pio comercial Vpp 1 07 V Vrms 359 mV f 101 kHz sss 113 Figura 73 Oscilosc pio projetado Vpp 2 047 V Vrms 0 976 V f 1 Hz ees 113 Figura 74 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 1 Hz 114 Figura 75 Oscilosc pio projetado Vpp 2 381 V Vrms 0 970 V f 9 978 kHz sss 114 Figura 76 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 10 kHz ees 115 Figura 77 Oscilosc pio projetado Vpp 2 361 V Vrms 0 941 V f 19 956 kHz sss 115 Figura 78 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 01 V f 20 kHz ees 116 Figura 79 Oscilosc pio projetado Vpp 2 124 V Vrms 0 752 V f 96 154 kHz sss 116 Figura 80 Oscilosc pio comercial Vpp 2 12 V Vrms 1 01 V f 100 kHz sess 117 Figura 81 Oscilosc pio projetado Vpp 440 146 mV Vrms 156 605 mV f
29. Windows escolhemos essa biblioteca por possuir driver para a classe USB HID e conseguimos fazer a conex o do sistema embarcado com a esta o base por m est apresentou se muito lerda apesar de verificarmos as configura es da conex o n o identificamos o problema em geral demorava cerca de 3 segundos para recebermos um pacote enviado do sistema embarcado inviabilizando essa outra biblioteca Ent o a equipe decidiu mudar a abordagem e utilizar comunica o serial apesar de ter taxas inferiores de velocidade em compara o com a conex o USB isso n o inviabilizaria o projeto por dois motivos e Quando o usu rio seleciona uma base de tempo alta 1s div o microcontrolador diminui a taxa de amostragem do ADC pois n o precisamos de um milh o de amostras por segundo pois o pr prio plotador possui a precis o de pixeis e descartaria pontos plotados na mesma posi o do pixel Ent o podemos abaixar a taxa de amostragem do ADC para uma frequ ncia menor atendendo a velocidade da conex o Uma desvantagem de utilizar essa abordagem o aparecimento de aliasing visual por m at os oscilosc pios profissionais nao escapam desse fen meno 100 e Quando o usu rio seleciona uma base de tempo baixa 5us div o microcontrolador precisa estar na m xima taxa de amostragem por m ele pode enviar um frame de amostras que complete a janela do plotador na esta o base esperar essas amostras serem enviadas e preparar outro fr
30. de sequ ncia para iniciar conex o eres sese tentent arara arara arara arenas 73 Figura 36 Diagrama de sequ ncia para eventos Run e Stop ennentnten tnter tnter ara 74 Figura 37 Diagrama de sequ ncia para selecionar o Anti Aliasing no canali sss 74 Figura 38 Diagrama de sequ ncia para desativar o Anti Aliasing do canal sss 74 Figtira 39 Face superior da PCPdo SAD usta tie eb estin aac ducti uetus mudi c pk areis 76 Iigura d0 Face interior aa PCL do SAD uates o reb bd DU mmu a tu cd eU UL Re 74 Figura 41 Face superior da PCI do microcontrolador eese eese entente tnter tnter tens 78 Figura 42 Face inferior da PCI do microcontrolador ttn tiber m pni densa idas he daiane aaa 78 Fig ra 43 Gerador de Fun es ATFZOB ioci re e tre tata Doe t tiun tu astu id s brut bruma uad 80 Pietra 44 Oscilosc pio DSO SOG 27 meten eo Dti ebeba te ard linteo d e as 81 Figura 45 Fonte de Alimenta o do Departamento de Eletr nica da UTFPR sss 81 Figura 46 C digo main do software do microcontrolador e eeeenentntentnte nnns 82 Pigra do DMA anderson a ett Parr saree eer Te a a eee eee nena eee 83 Figura 49 Contiguracoes d05 ClO CHS eoo oper e aa pa DD 85 l gura 49 Confieurac qo GPIO sarta temi tton enemies bea cu va do alu ddl rod pda dik a eben neues 86 Figura 50 Configura o GPIO segunda parte erbe bare eR ont duda ies
31. do tempo da convers o e s utilizando o core na hora de trocar o buffer do DMA 5 4 CONDICIONAMENTO DE SINAL 5 4 1 Calibragem do circuito de condicionamento de sinal A calibragem do circuito consiste em encontrar valores de capacitores que compensam as capacit ncias intrinsecas ao circuito vide 5 4 3 Cada PCI tem que ser calibrada meticulosamente observando quando a sa da do circuito de aquisi o de sinal est se comportando como o esperado 5 4 2 Confec o da PCI Para a confec o da PCI foi necess rio criar os arquivos gerberer dos furos e das trilhas Para isso tamb m foi utilizado o software Altium Summer Designer Os arquivos com a informa o dos furos e o arquivo com a informa o das trilhas s o mostrados abaixo sendo o primeiro o arquivo dos furos e o segundo das trilhas 93 Figura 55 Gerberer de furos do SAD 94 bes IT s 4 x le e LI 4 at Figura 56 Gerberer de trilhas do SAD Ap s a gera o de todos os arquivos necess rios a confec o da placa foi encomendada ao professor Fernando Cardoso Castaldo A qualidade da placa produzida satisfat ria se for levado em conta o custo da mesma 5 4 3 Dificuldades encontradas Primeiramente a equipe se viu em um impasse sobre as atenua es e amplifica es feitas sobre o sinal de entrada N o sab amos ate ent o qual o numero e os valores de atenua o e amplifica o que o sistema de aquisi o d
32. foi necess rio utilizar trilhas menores com a espessura de 6 mil metros devido ao encapsulamento do microcontrolador Esta placa tamb m uma placa dupla face Foram tomados os mesmo cuidados da placa de condicionamento de sinal para diminuir os riscos de erros no estagio da fabrica o Abaixo segue figuras da face superior e face inferior consecutivamente 77 ec p e ly J 32 a MA q pig CEFEXXXO ps CEEERXIS c L1 C60 AAA X4 4 XE 9000066 oa no Figura 42 Face inferior da PCI do microcontrolador 78 5 EXECU O 5 1 COMPONENTES UTILIZADOS de aquisi o de sinais SAD foram os seguintes Os componentes utilizados para o desenvolvimento da PCI de sistema Resistores 10 de 10000 o de 220 o de 15KQ 5 de 39KQ 5 de 150KQ o de 2200 5 de 18KQ 5 de 1 1KQ 1 Charge Pump Capacitores 4 de 1 4nF 4 de 1 3nF 4 de 2nF 4 de 1nF 4 de 4 7nF 4 de 374 4pF 4 de 1 023 pF 4 de 2 046 pF 4 de 1 398 pF 4 de 1 498 pF 12 de 680 pF 4 de 68 pF 4 de 1uF 8 de 100 uF Diodos 79 O diodos 1N4001 e Amplificadores operacionais 6 TLO82C e Rel s 6rel s SH1NAC2 Barra de pinos Barra de pinos machos e f meas e Driver de corrente 1ULN2001D 5 2 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Para o desenvolvimento do projeto foram utilizados os seguintes equipamentos Figura 43 Gerador de Fun es ATF20B 80 DSO3202A Figura 44 Oscilosc pi
33. gicas que podem ser usadas produzir um documento listando todas as op es e as comparando a fim de fazer a melhor escolha visando atender a todos os requisitos com qualidade Al m disto este documento passar pela aprova o dos professores os quais possuem mais experi ncia e conhecimento do que os integrantes da equipe Transferir Mitigar Aceitar Utilizar o plano B da tecnologia analisada Impacto reavaliado 4 media alto Probabilidade reavaliada 1 baixo Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou Anexos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 16 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Subestimacao da complexidade ou dificuldade N Identifica o na implementacao de software ou hardware Descri o do risco Devido inexperi ncia dos membros da equipe h o risco de que a complexidade de etapas do projeto sejam subestimadas resultando assim no atraso do desenvolvimento do projeto 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O 5 alto O4 m dia alto O3 m dio O2 m dio baixo O baixo Explique Como o tempo para o desenvolvimento do projeto escasso atrasos no cronograma podem inviabilizar o projeto ou fazer com que as qualidades e ou funcionalidades sejam diminu das afim
34. horas ap s ISSO O computador tem que ser reiniciado Obriga ao uso de um sistema operacional A API jUSB s pode ser usada com GNU Linux e a API JSR80 possui uma vers o alpha para Windows Sim s pode ser Usado com v rias vers es do Windows desde o 98 ME ate o Windows 7 al m disso suporta Windows 32 e 64 bits Tabela 7 Compara es linguagens de programa o API gr fica nativa 30 Alternativa escolhida A linguagem de programa o escolhida para o projeto foi Java A linguagem em C tamb m atende os requisitos do projeto por m a escolha entre as duas op es foi feita baseada na experi ncia pr via da equipe com projetos que possuem interface gr fica 2 6 2 2 Sistema Operacional da Esta o Base Dentre os sistemas operacionais dispon veis no mercado podemos citar os seguintes Windows Linux e MacOS O presente projeto visa utilizar o sistema que obt m maior acesso e facilidade por parte dos sujeitos que ir o fazer o uso do oscilosc pio Alternativa escolhida Devido popularidade que o Windows exerce sobre os demais sistemas operacionais a equipe optou por utiliz lo percebemos que entre os alunos de eletr nica e computa o da UTFPR a maioria tem como Windows seu Sistema Operacional principal N o faremos o programa multiplataforma pois a biblioteca USB da linguagem escolhida Java para Linux diferente da biblioteca para Windows essas bibliotecas n o s o
35. para todo o sistema de aquisi o de sinal Por m a alimenta o fornecida pelo charge pump se mostrou muito ruidosa e para sanar esse problema foi necess rio a de uma fonte externa Por m uma melhor solu o seria a utiliza o de um regulador de tens o na sa da do charge pump 98 5 5 COMUNICA O 5 5 1 Implementa o do sistema embarcado A implementa o do protocolo no sistema embarcado mais simples do que na esta o base pois este se comporta apenas como escrava na comunica o Basicamente o software faz uma verifica o peri dica polling em seu buffer de entrada Quando H pacote ele verifica este pacote se estiver correto trata este pacote acerta as configura es do microcontrolador e responde este pacote Sempre que poss vel o microcontrolador est enviando frames de amostras para a esta o base sem esperar resposta desta 5 5 2 Implementa o da esta o base O protocolo implementado na esta o base possui sua pr pria classe ProtocoloComunicacao implementa a classe runnable e possui rela o de associa o com a classe Comunica o visto que escreve e l dados no buffer de comunica o O protocolo foi feito baseado na m quina de estados projetada na se o 4 3 1 1 O m todo run verifica em qual estado o protocolo est atrav s de um switch executando o estado m todo em quest o Quando um estado executado e em alguns casos determinadas condi es atendida
36. per odos em que os membros n o poder o utilizar horas extras periodos de prova para o desenvolvimento do projeto transferindo essas horas para outras datas como por exemplo no in cio do projeto Elaborar o cronograma de forma que haja um tempo de folga de duas semanas Transferir Mitigar Aceitar Atualizar o cronograma caso as etapas n o forem cumpridas Fazer o uso das duas semanas de folga para a realiza o das tarefas mal planejadas Impacto reavaliado 3 m dio Probabilidade reavaliada 2 m dia baixa Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou Anexos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 25 2 6 ALTERNATIVA TECNOL GICA Ser apresentada neste t pico a an lise realizada pela equipe em cima das diversas op es tecnol gicas que envolvem este projeto As decis es tomadas ao fim desta an lise afetam diretamente a aloca o de recursos e o cronograma que ser seguido pela equipe Levaremos em considera o os requisitos anteriormente descritos e o or amento limite imposto pelo sponsor para definir a tecnologia mais apropriada 2 6 1 HARDWARE Segue abaixo a an lise das op es tecnol gicas referentes ao Hardware do projeto 2 6 1 1 Microcontrolador Os microcontroladores pesquisados deveriam atender a requisitos de velocidade pre o e tamb m possuir
37. percorrer o buffer inteiro da mem ria Utiliza meia palavra 16bits e Ativa modo circular para voltar para o endere o base de mem ria quando este chegar ao fim do buffer e Coloca prioridade alta no DMA e Habilita DMA e Configura Interrup o do DMA para acontecer quando o buffer inteiro for preenchido DMA InitTypeDef DMA Initstructure DMA DeInit DMAl Channell DMA Initstructure DMA Initstructure DMA Initstructure DMA Initstructure DMA InitStructure DMA Initstructure DMA Initstructure DMA Initstructure DMA Initstructure DMA InitStructure DMA Initstructure DMA PeripheralBaseAddr ADC1 DR Address DMA MemoryBaseAddr uint32 t GADC1 ConvertedValuex DMA DIR DMA DIR PeripheralSRC DMA BufferSize 1024 DMA PeripheralInc DMA PeripheralInc Disable DMA MemoryInc DMA MemoryInc Enable DMA PeripheralDatagize DMA PeripheralDatagize HalfWord DMA MemoryDataSize DMA MemoryDataSize HalfWord DMA Mode DMA Mode Circular DMA Priority DMA Priority High DMA M2M DMA M2M Disable DMA Init DMAl Channell DMA InitStructure DMA Cmd DMAl Channell ENABLE DMA ITConfig DMAl 5 3 1 5 Timer Channell DMA IT TC ENABLE Figura 52 Configurac o DMA O canal 1 do timer 2 foi configurado para gerar um PWM de saida que utilizado no offset do sinal no condicionamento do sinal Esta configurac o mostrada na Figura 53 90 void TIMER Configuration t TIM T
38. vel atender este requisito a equipe somente projetou e encomendou uma PCI com o condicionamento de sinal e Alimenta o do circuito de condicionamento de sinal via USB O charge pump comprado pela equipe TL082 na forma que foi implementado gerava um ru do de at 200mV no sistema tornando se invi vel a utiliza o deste o circuito de condicionamento de sinal foi ent o alimentado por uma fonte externa e Garantir a medi o de sinais com at 10mV na entrada O motivo de n o implementar este requisito que a pr pria fonte de alimenta o externa utilizada para realizar o projeto possu a um ru do de 20mV Requisitos que podem se incrementados proposta inicial e Uma das ideias discutidas no fim do projeto entre os membros era o acoplamento de um gerador de fun es ao oscilosc pio 129 Esse requisito est relacionado motiva o do projeto pois caso os alunos de gradua o em Engenharia Eletr nica e Computa o possu ssem um gerador de fun es acoplado ao oscilosc pio poderiam realizar experimentos de laborat rios em casa 130 9 Anexos 9 1 COMPARA O COM OUTROS OSCILOSC PIOS e Frequ ncia 10 kHz e tens o 20 4 V L Oscilosc pio Emo x Iniciar Conex o Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 On Aricalssid Tens o RMS 6 484 V Escala 4 div Aes Tens o Pico Pico S 18 493 V o bigger Offset u x DONE TER Freq
39. 00us div 5 00MS as Figura 117 Oscilosc pio comercial Vpp 2 06 V Vrms 0 701 V f 10 kHz 145 e Frequ ncia 1 kHz e tens o 2 04 V Oscilosc pio c3 E eS Iniciar Conex o Stop 3 Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 0 685 Escala 1 V div ec a Tens o Pico Pico o 65 V o O Trigger OffSet a DON TE Frequ ncia x Posi o div 992 056 Hz 3 Base de Tempo Tempo 0 5 msfdiv Cursores On Cursori Cursor2 Cursorl 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 118 Oscilosc pio projetado Vpp 1 965 V Vrms 0 685 V f 992 056 Hz Agilent Delay O00000s CH1 500m div 200 0us div BOOKS a s Figura 119 Oscilosc pio comercial Vpp 2 04 V Vrms 0 702 V f 1 kHz 146 e Frequ ncia 1 01 Hz e tens o 2 04 V Oscilosc pio co Sa USB Conectada S Iniciar Conex o USB Conectada Stop E Trigger o On Um FIM L Posi o div Canal 1 1 _ On Anti Aliasing Tens o RMS E 0 704 V Escala 1 V div mmol E e c Tens o Pico Pico o 1 969 V o tcc Offset 2 oO Frigger X L OffSet E E T Frequ ncia E Posi o div 1 000 Hz 1 Base de Tempo Tempo Q 5sldiv Cursores On Cursor Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 D 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo
40. 08 j RCC USBCLKConfig RCC USBCLKSource PLLCLK 1Div5 RCC APBlPeriphClockCmd RCC APBlPeriph USB ENABLE RCC APBZPeriphClockCmd RCC APBZPeriph GPIO DISCONNECT RCC APBZPeriph GPIO IOAIN ENABLE RCC AHBPeriphClockCmd RCC AHBPeriph DMAl ENABLE RCC APBZPeriphClockCmd RCC APBZPeriph ADC1 RCC APBZPeriph GPIOC RCC APBZPeriph GPIOB RCC APBZPeriph GPIOA ENABLE RCC APBZPeriphClockCmd RCC APBZPeriph TIM1 ENABLE RCC APBlPeriphClockCmd RCC APBlPeriph TIMZ ENABLE RCC AHBPeriphClockCmd RCC AHBPeriph DMA1 ENABLE Interrupts Config GPIO Configuration ADC Configuration n TIMER Configuration Figura 48 Configura es dos clocks Na habilita o dos clocks dos perif ricos necess rio consultar o datasheet 11 para ver em qual barramento este est ligado 85 5 3 1 2 GPIO Os General Purpose Input Output GPIO s o perif ricos para alterar o modo de opera o dos pinos de entrada e sa da do micro controlador existem v rias op es de configura es que podem ser consultadas no datasheet 11 do microcontrolador Ser o abordadas aqui apenas as configura es utilizadas no projeto A Figura 49 e a Figura 50 mostram as configura es de todos os pinos utilizados e GPIO MODE AIN o modo de opera o Anal gica e Os 4 Canais do ADC s o configurados no modo AIN GPIO InitStructure GPIO Pin USB DISCONNECT PIN GPIO InitStructure GPIO Speed GPIO Spe
41. 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 73 Oscilosc pio projetado Vpp 2 047 V Vrms 0 976 V f 1 Hz 113 Agilent CH1 500mV div 200 Oms div 9005a s Figura 74 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 1 Hz e Frequ ncia 10 kHz com Tens o Pico a Pico 2 08 V e Ant Aliasing ligado l5 x F Oscilosc pio 7 3 USB Conectada 5 Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On Posi o div t Canal 1 f Neo VEN IN On Anti Aliasing Tens o RMS EN dicas s E iN 0 970 V EX uid L Escala 1 Vjdiv EAS eg cee Tens o Pico 4 Pico 5 2 381V o Frige Offset S 99 2 Frequ ncia E Posi o div 9 978 kHz E pL A Base de Tempo Tempo SO usfdiv 2 Cursores On Cursorl Cursor2 Cursor2 Cursor 3 d Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 75 Osciloscopio projetado Vpp 2 381 V Vrms 0 970 V f 9 978 kHz 114 20 00us div 5 00MS a s Figura 76 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 10 kHz e Frequ ncia 20 kHz com Tens o Pico a Pico 2 08 V e Ant Aliasing ligado 4 Oscilosc pio ESET X 2 3 na l c Es ecta a c Iniciar Conex o USB Conectada stop Trigger o On UM P t 2 Posic amp o div Canal 1 uv P Hw NV IN IN On O Anti Aliasing Tens o RMS
42. 10 00 5 dias 07 11 11 10 00 5 dias 07 11 11 10 00 O dias 15 11 11 15 00 Figura 1 Cronograma T rmino 14 09 11 08 14 11 111 21 09 11 1 21 09 11 21 09 11 21 09 11 21 09 11 21 09 11 15 09 11 14 11 11 1 26 10 11 1 26 10 11 1 05 10 11 06 10 11 21 10 11 25 10 11 26 10 11 26 09 11 27 09 11 23 09 11 26 09 11 27 09 11 17 10 11 25 10 11 02 11 11 03 11 11 04 11 11 07 11 111 19 10 11 1 10 10 11 17 10 11 18 10 11 19 10 11 07 11 11 1 31 10 11 03 11 11 04 11 11 07 11 11 14 11 11 1 14 11 11 14 11 11 14 11 11 14 11 11 15 11 11 Prede 22 19 ALE 15 16 27 09 11 1 Eg Afi 27 09 11 1 19 9 22 23 18 dias 12 10 11 08 00 04 11 11 1 26 Ld EZ 28 33 34 35 12 11 2 42 Nome do Recurso Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Geovane Tiago Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Geovane Tiago Geovane Tiago Geovane Tiago Geovane Henrique Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique G
43. 119 mV r 4 Oscilosc pio m E mm Sm Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On 2 Posi o div n Tr Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 51 953 mV ees lire 0a ala 40 mVIdiv 3 EE AML 2 Tens o Pico Pico 2 117 701 mV o O Frigger i Offset NET EL Frequ ncia 5i Posi o div 96 154 kHz 1 l Base de Tempo Tempo 5usjdiv mim Cursores On Cursori Cursorz Cursor2 Cursori 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 z 6 Tempo Tempo Figura 144 Oscilosc pio projetado Vpp 117 701mV Vrms 51 953 mV f 96 154 kHz Agilent CH1 20 0mV div 2 000us div 50 0MSa s Figura 145 Oscilosc pio comercial Vpp 119 mV Vrms 51 5 mV f 100 kHz 159 e Frequ ncia 10 kHz e tens o 121mV bo jS Oscilosc pio Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On Posi o div t Canal 1 TO dd a 9 On Anti Aliasing Tens o RMS 53 332 mV scala 40 mV div Wt Escala 40 mV di Tens o Pico Pico o 128 117 mV E OFFS a j Offset E ic o div p Frequ ncia KE Posi o div 9 978 kHz Base de Tempo 1 a J I f Tempo 50usjdiv f L eM o LJ CEA ee E e H Cursores on Cursori Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6
44. 366 mV f 1 kHz eene 149 126 Oscilosc pio projetado Vpp 1 119 V Vrms 386 653 mV f 9 978 kHz 150 127 Oscilosc pio comercial Vpp 1 08 V Vrms 364 mV f 10 kHz 150 128 Oscilosc pio projetado Vpp 1 134 V Vrms 397 669 mV f 96 154 kHz 151 129 Oscilosc pio comercial Vpp 1 07 V Vrms 359 mV f 101 kHz 151 130 Oscilosc pio projetado Vpp 1 189 V Vrms 0 545 V f 96 154 kHz 152 131 Oscilosc pio comercial Vpp 1 1 V Vrms 0 520 V f 100 kHz 152 132 Oscilosc pio projetado Vpp 1 202 V Vrms 0 552 V f 9 978 kHz 153 133 Oscilosc pio comercial Vpp 1 1 V Vrms 0 526 V f 10 KHZ 153 134 Oscilosc pio projetado Vpp 1 232 V Vrms 0 527 V f 1 05 kHz 154 135 Oscilosc pio comercial Vpp 1 1 V Vrms 0 530 V f 1 kHz ees 154 136 Oscilosc pio projetado Vpp 1 075 V Vrms 0 516 V f 1 Hz 155 137 Oscilosc pio comercial Vpp 1 09 V Vrms 0 517 V f 1 Hz eene 155 138 Oscilosc pio projetado Vpp 124 471 mV Vrms 38 837 mV f 1 Hz 156 139 Oscilosc pio comercial Vpp 126 mV Vrms 36 3 mV f 0 994 Hz sss 156 140 Oscilosc pio projetado Vpp 121 607 mV Vrms 38 323 mV f 9 978 kHz 157 141 Oscilosc pio comercial Vpp 117 mV Vrms 36 3 mV f 10 kHz sss 157 142 Oscilosc pio projetado Vpp 127 075 mV Vrms
45. 87 Ret r rod Conhiour o ADO sain tm tq ep dated andit fre iU df nee dup UR eee eas 89 Figura 52 sGonfisurdcdo DMA 5255 oumrttdetu tit nan toic dc indultis at 90 Figura 93 COn NEU ra dO THO E a mrt temen anion an Pp M na EAE 91 Pigura 94 Con Henra ao MCCLOUD COS ras id rs tie odio a a 92 Figura 9o Gerberer de furos do SAD acus aa atu fos podeis fire dun dete uU cr 94 Figura 96 uGerbererde TtEIhds do6 5A Deren enar erni ab ri primate hb potter atlas 95 Figura S7 e Divisor puramente TeSISUVO iue gate tel ated ba Qa gp edit a minted iia etn 97 Figura 98 Divisor com capacitancia THU DS 6 ossoatoedusodetbbai tin etre erdt ur reda oiae 97 Figura 59 Divisor resistivo elaborado para o projeto rrenan eene tentent tenter tnter tnter tentat 98 Figura 60 Formula para o calculo da compensa o eee arara nara tnter tnter tete ntnnns 98 Figura 61 Tens o RMS atrav s de uma s rie de pontos sess tente tente ntn ntntentnnens 103 Pigura 62 Int riace Pranca SOMWaAr e aa on iem td idea a een ad ad 106 Figura 63 PCI do sist ma d aquisi o de SIDAlS 2er erdt rote actin tfc dp na CDA ERE RACER REN ER RED EUR Ade 107 Figura 64 PCI do sistema de aquisi o de sinais acoplada ao kit de desenvolvimento 108 Figura 65 Oscilosc pio projetado Vpp 20 664 V Vrms 7 288 V f 0 986 HZ 109 Figura 66 Oscilosc pio comercial Vpp 20 2 V
46. B da esta o base e Public class Plotter implements Runnable O Plotter sera a classe que representa o grafico do osciloscopio As plotagens de tens o em rela o ao tempo ser o geradas continuamente Ele utilizar as flags de controle da classe Controle com o objetivo de controlar essas plotagens e Public class Cursor Essa classe foi criada para representar os cursores do oscilosc pio Os cursores ser o linhas verticais que percorrem o plotador e portanto sua posi o varia no dom nio do tempo e Public class Canal Essa classe foi criada para representar os canais do oscilosc pio 67 4 5 3 Diagramas de Sequ ncia O diagrama de sequ ncia finaliza a etapa de projeto de software o mesmo est descrito em seguida sdDS_AlterarEscalaTempoCH1 fp FrameProjeto c Controle Canal plotter Plotter protCom ProtocoloComunicacao comunicacao Comunicacao Usuario T S f MostrarJanelaPrincipal Sistema Embarcado 2 JanelaPrincipal N pressBtnAlterarEscalaTempo 2 1 1 atualizaEscalaTempo 2 1 1 1 setEscalaTempo 2 1 1 2 warnEmb 2 1 1 3 clearSeriesBuffers gt lb 2 1 1 4 AtualizaLabel 3 run void 3 1 montaPacote byteb gt 4 run void Fe 4 1 write gt 4 1 1 enviaPacote p Figura 24 Diagrama de sequ ncia para al
47. Computadores Utilizando os conhecimentos de protocolos de comunica o aprendidos ao longo do semestre nessas duas mat rias a equipe implementou o protocolo do projeto e Microcontroladores A disciplina de microcontroladores ajudou os membros da equipe a entender o funcionamento do microcontrolador bem como seus perif ricos e Arquitetura e Organiza o de Computadores A disciplina de arquitetura e organiza o de computadores ensinou conceitos como DMA e acesso mem ria e Analise e Projeto de Sistemas e Engenharia de Software Com a disciplina as duas disciplinas mencionadas acima a equipe aprendeu a fazer documenta o de um software utilizando diagramas de classes de casos de uso de m quinas de estado e de sequ ncia al m disso os requisitos funcionais e n o funcionais de um software 8 3 TRABALHOS FUTUROS Requisitos n o atendidos ao t rmino do projeto 128 e Sistema possuindo dois canais O motivo de n o ser implementado este requisito foi devido ao DMA do microcontrolador possuir suporte a apenas um dos ADCs e Software com a fun o de single shot Inicialmente foi pensado em utilizar o segundo canal para fazer o single shot no plotador como n o houve a implementa o do sistema com dois canais n o foi poss vel fazer a fun o de single shot e Montagem do prot tipo em uma PCI possuindo microcontrolador e sistema de condicionamento de sinal Devido ao tempo escasso n o foi poss
48. Cronograma e baise ee Dena turi iON Dua EL Ed du a a 35 Figura A Mapa de Cantina GE c mU MD Ee Ss DI 36 Pig ra 3 Diagrama de blocos osSciloS ODIO onses aa d e pep Ls held en of c M tu o E a bud 39 Figura 4 Painel frontal de um oscilosc pio digital e seeeenente nnne arara arara arara ntes 40 Pietra s Diagrama de blocos do S TM 32 ciebat a di tu vane enn Ud ie acc en f itt entices 43 Figura 6 Encapsulamente LOFP 64 STM32E103 soient dn las metere Shri EROR ne riora CNN Dia 48 Fig ra 7 kit de desenvolvimento STM P103 acies oodd a Sd 49 Pigura o S T LINK V2 da STMicroeletroniCS ss da aa 50 Figura 9 Visao geral m diagrama de DIOCOS innein nd ad ai 53 Fig ra 10 Sistema de aquisicao de Sila ua e SD dni Men IU DIS 54 Figura Lt Sistema de alimenta o eine as aa e a ia alia 54 Figura 12 Circuito de entrada do primeiro canal ss iie bbs o E 55 Figura 13 Circuito de entrada do segundo canal eri ioi eo ore re ni on hei aep De Et edens apu ein anes 55 Figura 14 Pinos de conex o com a placa de desenvolvimento eene ntes 55 Iugura I5 Pacotede Comando Sao oe BOO OA aae Orem ai 57 Pigura 6 Pacote ide dados siete aa DD ee e C A MAE 57 Iugura 17 Pacote dereconhecimento saga bes ii oe ro arbi eter avs ich ad d sear bel cea ata 58 Figura 18 Protocolo de comunica o esta o base esee eee rena renas rare ttt tinte te artnet tinte errar 59 Figura 19 Protocolo de comunica o sist
49. DMA preenche um buffer de amostras do ADC no espa o de mem ria especificado em suas configura es entrando ent o na terceira parte do c digo A terceira parte do programa o tratador da interrup o do perif rico DMA que mostrado na Figura 47 As etapas desse c digo s o e Parao ADC avisando o main que ele pode continuar sua execu o e Faz o complemento da flag troca sinalizadora de qual espa o da memoria deve ser utilizado pelo DMA Verifica a flag troca para saber qual o valor deve ser colocado no registrador CMAR que define o endere o base da mem ria que o DMA coloca os dados do ADC e Limpa a flag de interrup o do DMA void DMAl1 Channell TRQHandler void stopADC troca troca 0 1 if troca 151 DMA1 Channell CMAR uint32 t amp ADCl ConvertedValueXZ2z else DMA1 Channell CMAR uint32 tj amp ADCl ConvertedValueX DMA ClearFlag DMAl1 FLAG TCl Figura 47 DMA Handler Observe que esta troca de buffer uma implementa o de dual buffer A flag troca utilizada tamb m quando o programa envia amostras do buffer para o USB para este saber qual espa o da mem ria deve acessar n o causando conflitos de mexer no buffer que n o foi preenchido 83 5 3 1 Configura o dos perif ricos Este t pico descreve a configura o dos perif ricos do microcontrolador 5 3 1 1 Clock do core e dos perif ricos Os clocks de todos o sistema e d
50. Final 11 875 dias21 11 11 14 00 Criar Apresentacao 11 625 dias 21 11 11 14 00 Marco de Fim O dias 09 12 11 08 00 T rmino 14 09 11 08 07 12 11 1 21 09 11 1 21 09 11 17 21 09 11 17 21 09 11 17 21 09 11 17 21 09 11 17 15 09 11 17 07 12 111 01 12 111 01 12 11 1 28 11 11 13 28 11 11 13 07 11 11 17 08 11 11 17 28 11 11 15 30 11 11 15 01 12 11 11 27 09 11 1 26 09 11 17 27 09 11 17 01 12 11 1 13 10 11 17 30 11 11 15 01 12 11 15 30 11 11 0 27 10 11 13 08 11 11 17 24 11 11 17 29 11 11 09 30 11 11 09 06 12 11 1 29 11 11 1 10 10 11 13 24 11 11 13 28 11 11 13 29 11 11 13 06 12 11 1 11 11 11 13 29 11 11 17 02 12 11 15 06 12 11 15 07 12 11 1 07 12 11 13 07 12 11 13 07 12 11 13 07 12 11 10 09 12 11 08 Prede Nome do Recurso 13 21 15 17 18 21 24 25 28 29 30 31 35 36 37 40 41 42 44 Figura 86 Cronograma atualizado 17 Tiago Vinicius Zar Geovane Henrique Geovane Tiago Tiago Vinicius Zar Geovane Henrique Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Geovane Tiago Geovane Tiago Geovane Tiago Geovane Henrique Geovane Henrique Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Tiago Vinicius Zar Tiago Vinic
51. NENTES UTILIZADOS masa eom o a a ete e a dae 79 5 2 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS sas dor e dtr dves pue TOO ate Fea eoa ae o ec M bove Gian Ada 80 5 3 SISTEMA EMBARCARCADO 359 sentado menina are nn er Edu a Sonia ada dead 82 5 9 1 Configuracdo dos periferico Saraan are dgedsheudndedshaalededasnanteudas eae 84 5 24 T wlockdoctoreedos Derilf llCOSxesssckavensbisetuetia tet ditas tusse Lamia tu E EE 84 bolo MODO a dM M PC NSTC 86 OEC ADO 88 CUMBRE 89 53 10 TIO iussa Dti Queen as MEN Rute utei Peer rer Ser rere Toren M EL UU RUE 90 IILE vIDtetr DC COP Gasse usto e bru ORE RAS NR SS TO UO AINE ARE Rap dU UA anaes aed Caan UR DERE DAY CEA 91 5 3 2 Calibragem da taxa de AMOStIAGEM ccsescescccseccesecesecseecsesecenecsusesesesseesseseeenes 92 53 3 Dificuldades encontradas t p eai e bar lita na ebd do Dna 93 54 CONDICIONAMENTO DE SINAL ict necne DOOU aa NO Dite e pibe Cr odo ett 93 5 4 1 Calibragem do circuito de condicionamento de sinal eee 93 542 CoOnfeccao d PE ni o hie a diua A dM dd Reds 93 54 3 Dificuldades encontradas s ede di eai c o T lice deu aee Qo Dad 95 MBs 9E TT m 99 5 5 1 Implementa o do sistema embarcado esses 99 5 5 2 Implementa o da esta o DOSE us o e rhe Se e lae t vd dv da ets 99 5 5 3 Dificuldades encontradas i tee dio tei bo eai c USD NG aS 100 5 6 DES TACAO BASE sou RE a ad ao sas ieee a ental ca tant ce la tata 101 5
52. O InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin PC6 GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode Out PP GPIO Init GPIOC OUT amp GPIO Initstructure GPIO InitStructure GPIO Pin PC GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode Out PP GPIO Init GPIOC OUT amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin PCIO GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode Out PP GPIO Init GPIOC OUT amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin GPIO Pin 1 GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode AF PP GPIO Init GPIOA amp GPIO InitStructure Figura 50 Configurac o GPIO segunda parte Observe que cada canal de cada Timer est relacionado com apenas um pino de sa da do microcontrolador Neste caso o canal 1 do Timer 2 est ativo Para informa es sobre a rela o dos Timers com os pinos consultar a tabela de fun es dos pinos no datasheet 11 do microcontrolador 07 5 3 1 3 ADC O Conversor Anal gico Digital foi configura de modo a atender as exig ncias do projeto Essas configura es s o as lista das abaixo e mostradas no c digo da figura a6 Configurado em modo independente Desabilita op o de escaneamento dos canais do ADC Habilita op o de convers o continua de dados Sem trigger externo Alinha os 12bits de dados direita do registrador de sa da do ADC Seleciona canal do ADC e configura como canal regular a coloca o tempo de amostragem no m ximo Ativa o ADC Re
53. Pck Figura 35 Diagrama de sequ ncia para iniciar conex o sdDS Run Stop J Ed Rd 2 1 pressBtnStop 2 JanelaPrincipal 2 1 1 setStop void D 2 1 2 stopPlotter void b L 2 1 3 btnStop setText fp FrameProjeto 1 MostrarJanelaPrincipal Figura 36 Diagrama de sequ ncia para eventos Run e Stop sdDS_SelectantAliasingcHt A Usuario 2 JanelaPrincipal fp FrameProjeto 1 MostrarJanelaPrincipal f 1 pressRdbtnSelectAntAliasing gt 2 1 1 setAntAliasing 2 1 1 1 SelectAntAliasing 2 1 1 2 warnEmb Q void ch1 Canal protCom ProtocoloComunicacao X Sistema Embarcado Pacote bytes m 4 run void 4 1 write b bytes void fj 4 1 1 enviaPck gt T Figura 37 Diagrama de sequ ncia para selecionar o Anti Aliasing no canal1 Usuario 2 JanelaPrincipal fp FrameProjeto MostrarJanelaPrincipal 2 1 pressRdbtnSelectCanal sdDS SelectCH1 J ch1 Canal protCom ProtocoloComunicacao x Sistema Embarcado 2 1 1 setCanal void gt 2 1 1 1 configMudadal oly 2 1 1 2 select void gt 2 1 1 3 warnEmb 1 3 run void 4 run void 4 1
54. Placa de circuito impresso Placa de desenvolvimento e Componentes eletr nicos e Conectores e cabo USB Meta de gastos para componentes R 710 00 Al m dos custos materiais existem os custos humanos Em uma equipe de 4 elementos cada membro precisa trabalhar em m dia 8 horas por semana durante as 10 semanas de desenvolvimento do projeto Estimando a hora trabalhada em R 40 00 o custo de recursos humanos ao final do projeto de aproximadamente R 12 800 00 33 2 8 OR AMENTO DETALHADO Componentes Pre o Quantidade Or amento ML NR FE 96 00 desenvolovimento 102 00 41 75 200 00 50 00 150 00 T 10 00 T 6 90 LL 5 00 30 00 LEN a CNN 691 65 Tabela 8 Orcamento detalhado previsto 2 9 CRONOGRAMA Para o desenvolvido do cronograma utilizou se o software livre OpenProj A Figura 1 mostra o cronograma seguido no desenvolvimento do projeto pela nossa equipe 34 iD o JJ C u 4 WN tas A A A od SF fF od UU il U UJ UJ UJ UJ UJ UJ NN hN NY NN NN NN PN Mom mM h Mom om ad ad m NOM ff WN Im OO DAE WUN OO DMA mN H OO Ou amp WN eO QU Nome Ed Marco de inico B EExecu o Estudo e Relatorio T cnico Microcontrolador Comunica o USB Modelagem de PCI Funcionamento Ocilosc pio Compra de Componentes ElDesenvolvimento ElHardware EPCI Projeto Pedido Montagem Teste Documenta o EMicrocontrolador EH Projeto do Circuito Documenta o ElSistema de Aquisi
55. Posi o div Base de Tempo Tempo 50 usfdiv Cursores On Cursor1 Tensao Canal 1 Anti Aliasing T Tensao Canal 1 Tens o RMS 0 552 V Tens o Pico Pico 1 202 V Frequ ncia 9 978 kHz Cursor2 Cursor1 Tensao Canal 1 Tempo Figura 132 Oscilosc pio projetado Vpp 1 202 V Vrms 0 552 V f 9 978 kHz Agilent Delay O00000s CH1 200mV div Figura 133 Oscilosc pio comercial Vpp 1 1 V Vrms 0 526 V f 10 kHz 20 00us div 5 00MS as 153 Oscilosc pio Frequ ncia 1 kHz e tens o 1 1 V Iniciar Conex o 3 Tens o o N 3 Tempo USB Conectada Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 o On Anti Aliasing Escala 400 mV div OffSet Posi o div x Base de Tempo Cursores On Cursor1 Cursor2 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Co Y Tens o RMS 0 527 V Frequ ncia 1 050 kHz Cursor Cursori Tensao Canal 1 Tempo Figura 134 Oscilosc pio projetado Vpp 1 232 V Vrms 0 527 V f 1 05 kHz Agilent CH1 200mV div Figura 135 Oscilosc pio comercial Vpp 1 1 V Vrms 0 530 V f 1 kHz 200 Ous div BOOKS a s 154 e Frequ ncia 1 Hz e tens o 1 09 V 5 Oscilosc pio Iniciar Conex o 3 A gu USB Conectada Stop Tens o o N 3 Tempo Trigger o On Posi o div
56. Principal 2 1 pressRdbtnSelectTrigger 2 1 1 ativaTrigger 2 1 1 1 select 2 1 1 2 addRangeMarker 2 1 1 3 configRangeMarker 2 1 14 getChartPanel repaint Figura 30 Diagrama de sequ ncia para ativar o trigger sdDS DesativaCursores Usuario EE amp rJanelaPrincipal 2 JanelaPrincipal 2 1 1 1 select ativo boolea an void 2 1 1 2 select ativo boolear void gt 2 1 1 3 clearDomainMarkert 2144 configRangeMarkerl 4 pressRdbtnSelectTrigger 2 1 1 desativaCursores 1 5 getChartPanel repaint Figura 31 Diagrama de sequ ncia para desativar os cursores 71 sdDS DesativaTrigger x fp FrameProjeto trigger Trigger plotter Plotter USED 1 MostrarJanelaPrincipal lt j 2 JanelaPrincipal 2 1 1 2 clearRangelMarker void 2 1 1 3 configRangeMarker 2 TELA getChartPanel repaint 2 1 pressRdbtnSelectTrigger 2 1 1 desativaTrigger void 2 1 1 1 select vA Figura 32 Diagrama de sequ ncia para desativar o trigger sdDS DeslocarCursores J X fp FrameProjeto chartPanel ChartPanel controle Controle plotter Plotter sie 1 MostrarJanelaPrincipal 1 1 ChartPanel 2 JanelaPrincipal
57. S y A ith VI 38 312 mV i n NI UE i A ui ly M Escala 40 mV div Sacto a 1 Y VI Aj Tens o Pico Pico o A IV v IV 121 867 mV v M tc BON nier i iN OffSet E i d MEER M Frequ ncia Y i Posi o div 992 056 Hz nu n NI J i 1 4A Yi j um Base de Tempo In VI au Wee Ul Uv Tempo 0 5 msfdiv im Cursores On Cursor Cursor2 Cursor2 Cursor E 0 1 2 3 4 E Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tempo Tempo Figura 67 Oscilosc pio projetado Vpp 121 867 mV Vrms 38 312 mV f 992 056 Hz 110 Agilent CH1 20 0mV div 200 0us div SLE ETE Figura 68 Oscilosc pio comercial Vpp 118 mV Vrms 36 5 mV f 1 kHz e Frequ ncia 1 kHz e Tens o Pico a Pico 123 mV Oscilosc pio Iniciar Conex o 3 h l Af LA USB Conectada Tens o o 1d WENN LAB a d Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Escala 40 mV div Offset Posi o div Base de Tempo Tempo 0 5 ms diy im Cursores on Cursori Cursor2 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 53 003 mV Tens o Pico Pico 126 294 mV Frequ ncia 992 056 Hz Cursor2 Cursorl Tensao Canal 1 Tempo Figura 69 Oscilosc pio projetado Vpp 126 294 mV Vrms 53 003 mV f 992 056 Hz 111 Agilent CH1 20 0mV div 200 0us div 5SO00K
58. S as Figura 70 Oscilosc pio comercial Vpp 123 mV Vrms 52 8 mV f 1 kHz e Frequ ncia 100 kHz e tens o 1 07 V c5 O ES Oscilosc pio 4 ISB Conectada 3 Iniciar Conex o USB Conectada Stop i Trigger o On Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 397 669 mV nn Escala 400 mMIdiv f x pii Tens o Pico Pico 1 134 V E APEC a 2 O hoger OffSet RUE Frequ ncia Posi o div 96 154 kHz k Base de Tempo ET Tempo Susfdiv Cursores On Cursorl Cursor2 Cursor Cursor j i Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 0 1 2 3 4 5 Tempo TG Figura 71 Oscilosc pio projetado Vpp 1 134 V Vrms 397 669 mV f 96 154 kHz 112 2 000us div 50 0MSa s Figura 72 Oscilosc pio comercial Vpp 1 07 V Vrms 359 mV f 101 kHz e Frequ ncia 1 Hz e tens o 2 08 V Oscilosc pio Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On Posi o div Canal 1 RE eee ad ERP ae ER ae PEDIS o On Anti Aliasing Tens o RMS 0 976 V Escala 1 V div ES UR ds Tens o Pico Pico 2 047 o OffSet c O gge T D E Frequ ncia Lr Posi o div 0 00 1 000 Hz 4 nani LI1IL M J ed Base de Tempo Tempo 1 sjdiv E 2 Cursores On Cursor Cursor2 Cursor2 Cursori 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal
59. TO eeeeerrnm mmm 33 2 0 OREAMENTO DETALHADO Saunas decer ipa RD Sa SS d va odas 34 2 9 a CRONOGRAMA ena RS ne dada acao Oe Se e citudin 34 DAG ENTREGAVEIS ss pe a tedster N dace Ro A 37 3 FUNDAMENTA O TEORICA siatssecestsccticcariacesestaccdicnasiacecsscdeassadssiadectusdeasuacbiaecsstestadaran 39 3d SCI SCOP IO aii a De Gates a aa 39 3 1 jPUNCIONQHUOOGES a Detisesttetdio com Med n to NT A a 40 3 1 2 Condicionamento de SIDn ls s n testi ere an uu oap ga a e qut d asia 41 3 1 3 Amostragem de Sinais Variantes no Tempo essen 41 Ss A Limite de NVQUISE ito Stet a leote ee Ee re sus ORE EE p en pu Uv tun E tor Mateo b cnm 41 So STM RIOS Giu Met dta US a menm O EO etat DR LIE ad A e RATS 42 SIPNMEE Go br 43 Di Pe T O n e o temi tu EMIL II ELI a o D LCS DL EDDA 45 Di Zed pec c da 45 2 2 2 LIWTIOLS ceres oU n ERAS cake einai S ORA E RDUM I En d ad au I EE eh EDU PER DUM RV 45 3 223 DMA E ED 46 DONT E MR EE UM M Mau E E LE 47 323 enclose c DPI TOT QE 48 34 XKIEe DesemevolVimelitOsseaskeidadeide ettet evitar E 48 3 2 5 Programador DebUgU8ki aids eost eie cada a Rutas edo ac e li d 50 3 3 SISTEMA DE COMUNICA O aes 50 dob GOIMSZELUS FIERWUOOFG soetssstpicsstmei und epi dit en EO rg Ma t pO A didet tesa pint 50 3 3 2 Estacdo Base API javax comm csccssscssccsccesccnecanecau
60. Tempo Tempo Figura 146 Oscilosc pio projetado Vpp 128 117 mV Vrms 53 332 mV f 9 978 kHz Agilent CH1 20 0mV div 20 00us div 5 00MSa s Figura 147 Oscilosc pio comercial Vpp 121 mV Vrms 52 3 mV f 10 kHz 160 e Frequ ncia 1 kHz e tens o 123 mV Oscilosc pio Sa Iniciar Conex o Stop 3 Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 53 003 mV Escala 40 mVJdiv EEE Tens o Pico Pico o 26 294 mV q tcc Offset 2 O Leser Offset a TB Tr Frequ ncia o Posi o div 992 056 Hz 4 Base de Tempo Tempo 0 5 msjdiv em Cursores on Cursor1 Cursor2 Cursorl 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 148 Oscilosc pio projetado Vpp 126 294 mV Vrms 53 003 mV f 992 056 Hz Agilent Delay O00000s CH1 20 0mV div 200 0us div BOOKS a s Figura 149 Oscilosc pio comercial Vpp 123 mV Vrms 52 8 mV f 1 kHz 161 e Frequ ncia 1 Hz e tens o 122 mV Oscilosc pio CBE x Iniciar Conex o USB Conectada Stop i Trigger o On j Posi o div hill Liu i MM Wi l NM lii M TM i i l ai n o On Anti Aliasing Tens o RMS z 53 433 mV eraila an Yidis RUE LJ Tens o Pico Pico 130 461 mV 1m ni 2 O Frigger Offset S 1 E on Frequ ncia o Posi
61. UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN DEPARTAMENTO ACAD MICO DE ELETRONICA INFORMATICA CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTA O RELAT RIO FINAL OCILOSC PIO DIGITAL DE BAIXO CUSTO TIAGO COELHO GEOVANE FERREIRA VINICIUS ZARAMELLA HENRIQUE SARMENTO CURITIBA 2011 TIAGO COELHO GEOVANE FERREIRA VINICIUS ZARAMELLA HENRIQUE SARMENTO OCILOSC PIO DIGITAL DE BAIXO CUSTO Relat rio final apresentada como requisito para aprova o na disciplina de Oficina de Integra o 3 ministrada pelos professores Prof Dr Jo o Alberto Fabro Prof Dr Heitor Silv rio Lopes CURITIBA 2011 RESUMO FERREIRA Geovane COELHO Tiago ZARAMELLA Vinicius SARMENTO Henrique Oscilosc pio Digital de Baixo Custo Relat rio Final Curso de Engenharia da Computa o Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2011 Este projeto tem como objetivo a montagem de um oscilosc pio digital de baixo custo provendo aos estudantes de engenharia eletr nica e da computa o uma ferramenta acess vel O projeto inclui um sistema de aquisi o de sinais que condiciona o sinal para faixas em que o ADC trabalha Os dados anal gicos s o ent o convertidos em digitais e enviados do sistema embarcado para a esta o base onde s o plotados em software Palavras chave Oscilosc pio Digital Condicionamento de Sinal Sistema de Aquisi o de Dados ABSTRACT FERREIRA Geovane COELHO Tiago ZARAMELLA Vinicius SARMENTO
62. a e Computador com entrada USB 2 0 RESTRI ES e Nao garantimos a confiabilidade do sinal acima de 100kHz e Nao garantimos a confiabilidade do sinal para tens o menor que 10 mV e N o garantimos a seguran a do equipamento caso o usu rio utilize um sinal superior a 20 V ou inferior a 20 V 2 2 DESIGNA O DO GERENTE DA EQUIPE Gerente Vinicius Zaramella Colaboradores e Geovane Vinicius Ferreira Henrique Reinaldo Sarmento Tiago Rafael Volkmann Coelho 2 3 REQUISITOS 2 3 1 Requisitos funcionais Requisitos do sistema RFO1 O sistema deve ser de baixo custo 12 RF02 O sistema deve possuir dois canais RFO3 Os dados convertidos devem possuir resolu o de no m nimo 10 bits RFO4 O sinal amostrado dever ter amplitude maior que 10 mV em rela o ao ground RFO5 O circuito de entrada deve possuir filtro anti aliasing que pode ser selecionado ou n o RF06 A comunica o deve ser USB RFO7 A alimenta o do sistema deve ser via USB Os requisitos do Software s o listado abaixo RFO1 O software dever plotar os dados recebidos RF02 O software dever ter a fun o stop RFO3 O software dever mostrar o estado da conex o USB RFO4 O software dever ter plotar dados de dois canais RF05 O software dever ter a fun o de trigger RFO6 O software dever mostrar a tens o RMS dos dois canais RFO7 O software dever mostrar a frequ n
63. a Explique A comunica o entre esta o base e microcontrolador ocorrer via USB e h bastante documenta o a respeito na internet e livros 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir No momento de analise de alternativas tecnol gicas dever ser verificado como feita a comunica o do microcontrolador com outros dispositivos Ap s a chegada do microcontrolador e da PCI trabalhar na comunica o de dados entre os dispositivos como uma das primeiras etapas do cronograma para verificar se ela realmente poss vel Transferir Mitigar Aceitar Importa o de outra tecnologia Impacto reavaliado 4 m dia alto Probabilidade reavaliada 1 baixa Elaborado por Data C Respostas Registros adicionais Verso ou Anexos WBS Cronograma Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 22 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco N o cumprimento dos prazos das metas N Identifica o estabelecidas pela equipe m Descri o do risco Metas ser o estabelecidas para serem entregues a cada duas semanas deliverables Essas metas devem ser cumpridas a cada quinze dias e ser o ex
64. a o diretUrio C JavaSDK BIN LIB n o essencial Copie o arquivo javax comm properties para o diret rio C JavaSDK BIN LIB 164 10 Refer ncias 1 DSO Nano Open source Digital Oscilloscope based on STM32 Dispon vel em lt http code google com p dsonano gt Acesso em 09 de setembro de 2011 2 PC Oscilloscope and Data Acquisiton Products Dispon vel em lt http www picotech com oscilloscope html gt Acesso em 09 de setembro de 2011 3 Bitscop Pc Oscilloscopes And Analyzers Dispon vel em http www bitscope com Acesso em 09 de setembro de 2011 4 Tecktronix Dispon vel em http www tek com Acesso em 10 de novembro de 2011 5 Tektronix XY Zs of Oscilloscopes vers o de 1995 atualmente em nova edi o dispon vel em lt www tek com gt Acesso em 20 de novembro de 2011 6 ABC do Oscilosc pio Dispon vel em http ave dee isep ipp pt mjf PubDid ABC Osc PDF gt Acesso em 1 de dezembro de 2011 7 JfreeChart Dispon vel em lt http www jfree org jfreechart gt Acesso em 20 de novembro de 2011 9 Wikip dia Valor Eficaz Dispon vel em http pt wikipedia org wiki Valor eficaz Acesso em 20 de novembro de 2011 9 Altium Dispon vel em lt www altium com gt Acesso em 10 de setembro de 2011 165 10 Oracle Dispon vel em lt www oracle com technetwork java index jsp 141752 html Acesso em 20 de novembr
65. ada USB Colocando amostras no buffer de transmissao de dados CRI ee Se terminou de preencher buffer de transmiss o Se ocorreu interfup o do DMA Esperando interrup o do DMA Q PETERSON SSS Se cheat dados Se pacote n o inicia com SB Verificando Pacote umm Se Pacote Inicia com SB Calculando Bit deParidade Colocando Pacote de Reconhecimento no buffer de transmic o do USB LCS it de paridade calculado for diferentel do recebido PacoteReconhecimento NACK PacoteReconh cimento ACK Atualizando configura o do microcontrolador TE Se bit de paridade calculado for igual ao recebido PacoteReconhecimento ACK Se terminou de preencher buffer de transmiss o Figura 20 Diagrama de M quina de Estados do Sistema Embarcado Nos estados Set System e Init USB S o feitas as configura es iniciais do microcontrolador e de seus perif ricos ap s isso a m quina fica em loop infinito nos seguintes passos e Verifica se existe pacote enviado pela esta o base no buffer de entrada SB o Se existir verifica pacote Checksum Se estiver correto envia pacote de confirma o ACK Se estiver incorreto envia pacote de confirma o NACK Espera interrup o do DMA e Quando ocorrer interrup o envia buffer de dados para a esta o base 61 stm Statemachine Diagram Se gerou interrup o Notificando a rotina principal Notifica o programa e inverte Buffer do
66. aliza etapa de calibra o do ADC 88 void ADC Configuration void 1 ADC InitTypeDef ADC InitStructure ADC InitStructure ADC Mode ADC Mode Independent ADC InitStructure ADC ScanConvMode DISABLE ADC InitStructure ADC ContinuousConvMode ENABLE ADC InitStructure ADC ExternalTrigConv ADC ExternalTrigConv None ADC InitStructure ADC DataAlign ADC DataAlign Right ADC InitStructure ADC NbrofChannel 1 ADC Init ADCl amp ADC InitStructure ADC RegularChannelConfig ADCl ADC AIN CHANNEL 1 ADC SampleTime l1Cycles5 ADC DMACmd ADC1 ENABLE ADC Cmd ADC1 ENABLE ADC ResetCalibration ADCl while ADC GetResetCalibrationStatus ADC1 ADC StartCalibration ADC1 while ADC GetCalibrationStatus ADC1 Figura 51 Configura o ADC 5 3 1 4 DMA O DMA foi utilizado para transportar os dados convertido pelo ADC para a mem ria sem a necessidade de sobrecarregar o microprocessador com est tarefa Apenas avisando este quando um n mero suficiente um buffer de amostras for armazenado Conseguindo assim atingir a m xima performance do sistema de convers o O c digo com as configura es mostrado na Figura 52 e Passa o endere o do ADC1 para o DMA e Passa o endere o da mem ria em que os dados ser o armazenados e Atribui o tamanho do buffer 89 e Desabilita op o de mudar de perif rico incrementando o endere o e Habilita op o de incremento de mem ria para
67. ame depois de um determinado tempo A espera para enviar outro frame de amostras faz o sincronismo da comunica o e o buffer de entrada da comunica o na esta o base n o lotado Outro problema encontrado foi a falta de controle sobre o buffer de sa da Como este buffer circular ou seja quando ultimo dado do buffer enviado o ponteiro para pr ximo dado a ser enviado volta para o inicio do buffer este gera problemas de descontinuidade no sinal plotado no software da esta o base 5 6 ESTA O BASE 5 6 1 M todo de plotagem O software possui dois modos de desenhar as amostras que s o recebidas atrav s da comunica o Esses dois modos s o selecionados pela base de tempo que o usu rio escolhe e a principal diferen a entre essas abordagens a forma que o plotador atualizado O primeiro modo desenha as amostras no plotador quando este est ocioso no momento em que elas s o recebidas este modo foi criado para o usu rio poder observar o desenho da onda o mais r pido poss vel em ondas de baixas frequ ncias por exemplo No segundo modo o plotador atualizado somente quando completa um frame de amostras ou seja quando a tela totalmente preenchida esse caso d privil gio ondas de alta frequ ncia visto que diferentemente do modo um o interessante para o usu rio analisar um frame inteiro de amostras pois a base de tempo selecionada geralmente muito baixa e fica imposs vel o ac
68. ar testes e nem saber se o produto final ter todas as funcionalidades e qualidades desejadas pelo cliente Probabilidade O5 alta O4 m dia alta O 3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique Como a equipe comprar apenas tr s placas de circuito impresso poder ocorrer que a empresa contratada priorize pedidos com maior numero de placas de circuito impresso atrasando assim sua entrega Caso a confecc o da PCI seja feita na UTFPR a probabilidade do risco menor 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir Analisar o tempo m ximo esperado para confec o de placas do local onde faremos o pedido e adaptar o cronograma para esse tempo de espera Transferir Mitigar Aceitar A equipe far o roteamento da placa o mais r pido poss vel para que o pedido seja feito o quanto antes O cronograma deve ser bem organizado de forma que o tempo de espera pela PCI esteja previsto diminuindo o impacto de sua espera Impacto reavaliado 2 m dio baixo Probabilidade reavaliada 2 m dia baixa Elaborado por Data C Respostas Registros adicionais Verso ou Anexos WBS Cronograma Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 19 Projeto Oscilosc pio digital did
69. arDadosCanais fp FrameProjeto L 1 6 atualizaLabelCanais vdid 1 run void T atualizaL abelCursores void 1 1 1 calcTensaoRMS double 1 1 2 calcTensaoPP double 1 1 3 calcFrequencia double 1 1 4 converteUnidadeTensao 1 1 5 converteUnidadeFrequencia Converter Figura 27 Diagrama de sequ ncia para apresentar dados dos canais ER 69 sd DS ApresentarGraficoCanais plotter Plotter ch1 Canal 1 run void 1 1 atualizaPlotter void poa 1 1 1 setSeries serie XYSeries void 1 1 2 getTrigger isEnable Na getTrigger getCahal 1 1 4 getOffset double S 1 1 5 cenverteDigitalDouble Figura 28 Diagrama de sequ ncia para apresentar o gr fico dos canais sd DS AtivaCursores MostrarJanelaPrincipal Pp 2 JanelaPrincipal 2 1 pressRdbtnSelectTrigger 2 1 1 ativaCursores 2 2111 select ativo boolegn void 2 1 12 select ativo boolearl void S 2 1 3 addDomainMarker 24144 configRangeMarkerl 111 5 getChartPanel repaint Figura 29 Diagrama de sequ ncia para ativar cursores sdDS AtivaTrigger x fp fp FrameProjeto trigger trigger Trager plotter Plotter suene um e 2 Janela
70. asil o produto a equipe utilizar sites recomendados por professores e lojas que preveem a demora m xima de um m s na entrega algumas lojas da China demoram mais que um m s em m dia para a entrega de uma encomenda esse tipo de local ser evitado Transferir Mitigar Aceitar A equipe tamb m pode usar componentes emprestados de professores ou alunos da UTFPR at a chegada da importa o dos pr prios componentes O cronograma deve ser bem organizado de forma que tempos de espera por encomendas estejam previstos diminuindo o impacto da espera pelos componentes Impacto reavaliado 3 m dio Probabilidade reavaliada 2 m dia Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou Anexos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 18 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Demora na entrega da PCI N Identifica o 04 Descri o do risco Como a confec o da placa de circuito impresso dificultada pela falta de equipamentos a equipe contratara terceiros para sua confec o havendo a possibilidade de atraso na entrega da placa 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O5 alto O 4 m dia alto O 3 m dio O2 m dio baixo O 1 baixo Explique Se a PCI demorar a ser entregue a equipe n o poder realiz
71. assar a cota de 700 reais O STM32 tamb m possui o ADC embutido no microcontrolador portanto diminuindo o custo da placa de circuito impresso que ser feita pela equipe 2 6 1 2 ADC A Tabela 4 com os componentes que atendem os requisitos do projeto o principal objetivo da realiza o dessa pesquisa foi que o PIC32 n o possu a 2 ADCs embutidos sendo necess rio a utiliza o de pelo menos mais um ADC ADC Num Num Num Taxa de Interface Pre o Disponibilidade ADC s de bits amostragem no Brasil embutidos Canais ADC MAX 11102 12 3MSPS Bill N o o Tabela 4 ADCs Pesquisados Alternativa escolhida Nenhuma em decorr ncia do processador escolhido j possuir 2 ADC s que funcionam de acordo com a necessidade do projeto 2 6 1 3 Charge Pump Fonte Chaveada 26 A alimenta o do USB prov 5V que ser o utilizados para a alimenta o tanto do microcontrolador quanto para alimenta o positiva dos amplificadores por m para a alimenta o negativa dos amplificadores utilizaremos uma fonte chaveada que inverte o sinal de alimenta o USB para 5V o valor da sa da depender da efici ncia da fonte chaveada utilizada Algumas op es pesquisadas Charge Efici ncia na Pre o eee no Pump Convers o rasi TC1221 96 0 E as LM2662_ gt 90 R 56 TPS6040 R 2 3 Tabela 5 Op es pesquisadas de fonte chaveada Alternativa escolhida A op o escolhida foi o TPS6040 pois est d
72. ccenceseceusceseesssseceuecanesansenes 51 354 JPHSEECIPUNE T ssa ndash dt Da od sa ese td sas ele ne edere puta 51 SEE ol lom 53 4 1 DIAGRAMA DE BLOCOS DO SISTEI A euer ea beau eo c noa RS Np PEN RUN anne nan aaa cias 53 4 2 CIRCUITO DE CONDICIONAMENTO DE SINAL eere 53 42 1 Diagrama ESQUCI QUICO ainda aa DER PK tutae nea RUD d n RUM MERE 53 43 PROTOCOLO DECOMUNICA O sesser iE eve etis Da N acuerda 56 4 3 1 Diagrama de M quina de Estados essere 58 43d LEstacao BISE weed pev a e Yit Nt ust Mm Dat COT ius 59 23 1 2 Sistema EMO GI COCO ascen vec heu SO dus v game a vedrai EG RS etu e 59 AA SISTEMA ENBARCADO gasta ss cte Sorgen baden Det dated ule ea vere oa desees 60 441 Diagrama de Maquina de Estados oot m or in veta i vecina 60 WES ESTA O BASE sp catando dos as iie daa E tient ps se M Lei RU ed 63 Z5 1 Dia gramaquecasosde USO aci adio tva rr On UR Oct i tte ax ded d t CN Ru 63 AS DIGGING Gl Classes cse iecore ti i DR on tectae ceto dct o e p ER idt t Qu eun 66 45 3 Diagramas de SCQUCICIG pastas eo v eie cen EP boa Uc IRR iod ona uS 68 46 PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO tera peo aS E Ro d aba e ra ex Eve og Ra a ES CER ev tai 75 4 6 1 Placa do Circuito de Condicionamento de Sinal eese 75 4 6 2 Placa do Circuito de Condicionamento de Sinal com Microcontrolador Integrado 77 S EXECU O ossee aE ea e E O E EE ES 79 5d COMPO
73. cia em Hz nos dois canais RFO8 O software dever mostrar tens o pico pico dos dois canais RFO9 O software dever ter offset para os dois canais RF10 O software dever ter a fun o AntAliasing para os dois canais RF11 O software dever ter a fun o SingleShot RF12 O software dever ter escalas diversas de base de tempo RF13 O software dever ter escalas diversas de tens o para os dois canais RF14 O software dever ter dois cursores verticais RF15 O software dever apresentar os dados dos cursores relativos aos canais 2 4 TRABALHOS CORRELATOS 2 4 1 DSO Nano 13 Compreende em um oscilosc pio digital compacto que foi projetado para exercer atividades b sicas de engenharia sendo assim contem baixa taxa de amostragem 1 MSPS e apenas 1 canal Diante do exposto o projeto desenvolvido foi baseado em uma plataforma ARM Cortex M3 possuindo ainda um display LCD colorido 320x240 onde o sinal exibido bem como contem uma entrada microSD card conex o USB bateria recarreg vel de maneira integrada O custo do DSO nano encontra se na faixa de R 300 1 A principal vantagem do projeto proposto em rela o ao DSO nano a visualiza o simult nea de dois canais e a desvantagem que nosso projeto necessita da esta o base para a visualiza o do sinal 2 4 2 PicoScope A empresa Pico Technology desde 1991 vem investindo na produ o de oscilosc pio com baixo custo O si
74. co 15 705 V Frequ ncia 992 056 Hz Cursor2 Cursorl Tensao Canal 1 Tempo Figura 102 Oscilosc pio projetado Vpp 2 15 705 V Vrms 7 538V f 992 056 Hz Agilent CH1 2 00 div Figura 103 Oscilosc pio comercial Vpp 15 5 V Vrms 7 6 V f 1 kHz 200 0us div BOOKS a s 138 e Frequ ncia 1 01 Hz e tens o 15 3 V l Oscilosc pio E S Iniciar Conex o Stop Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 7 784 V Escala 4 Vjdiv T uns Tens o Pico Pico 15 725 V o 5 725 V E OffSet E MP E Frequ ncia B Posi o div 0 986 Hz E Base de Tempo Tempo 1 sjdiv 2 Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursorl 3 y Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 104 Oscilosc pio projetado Vpp 15 725 V Vrms 7 784 V f 0 986 Hz Agilent CH1 2 00 div 200 0ms div 500S a s Figura 105 Oscilosc pio comercial Vpp 15 3 V Vrms 7 55 V f 1 01 Hz 139 e Frequ ncia 1 Hz e tens o 2 08 V l Oscilosc pio E xX Iniciar Conex o Stop Trigger o On d MES l t 2 Posi o div fa Canal 1 1 On Anti Aliasing Tens o RMS 0 976 V Escala 1 V div I E Tens o Pico Pico A 2 047 V O O Trigger OffSet 5 MEE TE Frequ ncia j Posi o div 0 00 1 000 Hz 1 Base de Tempo Tempo 1
75. crocontroladores de 32 bits baseados na arquitetura de processadores ARM CortexTM M Este oferece um produto de alta performance capaz de trabalhar com sistemas de tempo real e processamento digitais de sinais tamb m possui perif ricos como ADC 42 DAC interface USB DMA Timer entre outros A Figura 5 mostra o diagrama de blocos do sistema deste microcontrolador TRACECLK TRACED 0 3 TPU p Trace E Saat NJTRS cp url Vnn 2to 3 6V JTDI VOLT REG DD JTCK SWCLK 3 3V TO 1 8V Vss JTMS SWDIO JTDO VDD as AF VDD OSC IN XTAL OSC OSC OUT 4 16 MHz E INDG Stand by interface RAT NAST OSC32 IN OSC32 OUT TAMPER RTC VSSA n EXTI BOAF WAKEUP me Knee ee Cham Bo a se A ss spe C MOSLMISO SCK NSS c An com eb SCL SDA lt gt bxcan USBDP CAN TX APB1 Fra a Gi LM E compl Channels omm 5 lu ETR and BKIN om KS E MOSI MISO el SCKNSS as AF p sn S RX TX CTS RTS TX CTS RTS An SmartCard as AF Sro VaR lt VDDA USBDMICAN RX J use 2 0Fs os qe VnEF SRAaM5128 Vner t2bit ADC2 i anm ai14390d 1 T4 2 40 C to 105 C junction temperature up to 125 C 2 AF alternate function on I O port pin Figura 5 Diagrama de blocos do STM32 3 2 1 Core Arquitetura ARM Advanced RISC Machine uma arquitetura de processador de 32 bits que usada principalmente em sistemas embarcados Muito usada na industria e na info
76. de que o projeto ainda possa ser conclu do no tempo de 10 semanas Probabilidade O 5 alta O4 m dia alta O3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique A equipe n o possui conhecimento suficiente para obter uma boa estimativa da complexidade das tecnologias e suas integra es envolvidas no projeto Com isso pode haver o risco de que alguma etapa demore mais que o planejado no cronograma 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir Verificar com outras pessoas professores e alunos que j trabalharam com as tecnologias envolvidas quanto tempo aproximadamente necess rio para a realiza o de sua implementa o Transferir Mitigar Aceitar A execu o das etapas de desenvolvimento do projeto sempre ser feita aos pares desta forma se houver subestima o em alguma etapa do cronograma a dupla realizar mais trabalho durante a semana Para que as funcionalidades elou qualidades do projeto n o sejam comprometidas o cronograma envolver uma folga de dura o de duas semanas que poder ser utilizada para a finaliza o de determinada implementa o Impacto reavaliado 2 m dio Probabilidade reavaliada 2 m dia baixa Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou An
77. dendo ser configurados pelo usu rio para trabalhar de formas distintas As caracter sticas dos Timers existentes no microcontrolador STM32F103 s o e 7 timers e 3x 16 bit timers cada um com mais de 4 IC OC PWM ou contador de pulsos e entrada de encoder de quadrature incremental e 16 bit PWM para controle de motores com gerador de deadtime e parade de emergencia e 2 watchdog timers e Syslick timer 24 bit downcounter 3 2 2 3 DMA O termo DMA um acr nimo para a express o em ingl s Direct memory access O DMA permite que certos dispositivos de hardware num computador acessem a mem ria do sistema para leitura e escrita independentemente da CPU Muitos sistemas utilizam DMA incluindo controladores de disco placas gr ficas de rede ou de som O acesso direto da mem ria usado igualmente para transfer ncia de dados de n cleos em processadores multi core em especial nos sistema em microplaquetas do processador onde seu elemento de processamento equipado com uma mem ria local e o acesso direto da mem ria usado para transferir dados entre a mem ria local e a memoria principal Os computadores que t m os canais de acesso direto a mem ria podem transferir dados aos dispositivos com muito menos perdas gerais de processamento do que computadores sem uma via de acesso direto mem ria Similarmente um elemento de processamento dentro de um 46 processador multi core pode transferir dados para e d
78. div Canal 1 3 o On Anti Aliasing Tens o RMS 38 323 mV Escala 40 mV div ES RT fees mau Tensao Pico Pico 121 607 mV o O Frocer Offset A UTE peer Frequ ncia Posi o div c 9 978 kHz x Base de Tempo Tempo S us div L Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursori 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 140 Oscilosc pio projetado Vpp 121 607 mV Vrms 38 323 mV f 9 978 kHz Agilent Delay O00000s CH1 20 0mV div 20 00us div 5 00MSa s Figura 141 Oscilosc pio comercial Vpp 117 mV Vrms 36 3 mV f 10 kHz 157 e Frequ ncia 100 kHz e tens o 112 mV S Oscilosc pio oo el amp Iniciar Conex o Stop 3 Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 1 On Ant Aliasmg Tens o RMS 42 178 mV Escala 40 mY div Tens o Pico Pico 127 075 my OffSet Tens o o p l m Frequ ncia Posi o div 104 167 kHz an Base de Tempo Tempo 5usjdiv E 2 Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursori 3 4 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 8 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 142 Oscilosc pio projetado Vpp 127 075 mV Vrms 42 178 mV f 104 167 kHz Agilent Delay O00000s CH1 20 0mV div 2 000us div 50 0MSa s Figura 143 Oscilosc pio comercial Vpp 112 mV Vrms 35 6 mV f 100 kHz 158 e Frequ ncia 100 kHz e tens o
79. e 23 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Desist ncia de um membro da equipe N Identifica o 09 Descri o do risco Algum membro pode desistir da disciplina no meio do projeto 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O5 alto O 4 m dia alto O 3 m dio O2 m dio baixo O 1 baixo Explique A desist ncia de um membro da equipe afeta totalmente o cronograma e a distribui o de tarefas para cada integrante Probabilidade O 5 alta O4 m dia alta O3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique Baixa probabilidade pela conversa que houve entre os integrantes e nenhum pretender desistir 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir Manter os membros animados com o projeto Cabe ao gerente a tarefa de conversar semanalmente com os integrantes para verificar o interesse e disponibilidade dos outros membros com o projeto Transferir Mitigar Aceitar Planejamento do cronograma de forma que possam ser distribu das as tarefas entre os integrantes mesmo com a desist ncia de um integrante em qualquer momento do projeto homogeneamente Al m disto cada atividade ser feita por dois membros da equipe portanto nenhuma atividade depender s de um membro e caso um int
80. e dados deveria possuir Ap s o circuito ter sido reformulado algumas vezes chegamos conclus o que tr s n veis de atenua o e um valor fixo de amplifica o seriam o suficiente para se ter o melhor n vel de resolu o e o maior n vel de seguran a tendo a premissa de que o usu rio 95 vai injetar no sistema de aquisi o de dados um sinal de no m ximo 20 Volts pico a pico Ap s esta dificuldade ter sido superada a equipe montou o circuito projetado por m o circuito era puramente resistivo pois naquele momento a equipe achou que o uso de capacitores n o se fazia necess rio Mas os resultados pr ticos mostraram que o uso de capacitores se fazia necess rio pois sem eles existiam capacit ncias intr nsecas no circuito que estavam deformando a forma e o valor de tens o do sinal do entrada fazendo com que o sinal na sa da n o fosse como o esperado pela equipe O resultado disto foi que a equipe necessitou elaborar um novo circuito e nesse circuito optou se por colocar capacitores em paralelo com as resist ncias dos divisores resistivos respons veis por fazer a atenua o do sinal de entrada Para resolvermos o problema os capacitores foram escolhidos de modo que eles agissem como filtro corta faixa sendo que a frequ ncia de corte inferior e superior fossem iguais compensando assim as capacit ncias intr nsecas do sistema Abaixo segue figuras representando o divisor resistivo o divisor resistivo com a capacit ncia int
81. e forma e conex o iniciada atrav s do envio de um comando de configura o inicial ao microcontrolador e O microcontrolador envia um ACK esta o base reconhecendo o comando de configura o inicial A esta o base entra no estado esperando evento neste estado tanto comandos de configura o podem ser enviados como amostras podem ser recebidas e As amostras quando recebidas s o armazenadas e passadas para a camada de aplica o do sistema que plota as amostras que chegam a partir de outra thread 58 A esta o base s sai desse estado quando envia comandos de configura o ao microcontrolador E quando sai desse estado n o recebe amostras de dados dos canais somente ao receber o ACK do comando enviado impedindo que os dados plotados sejam diferentes da configura o que o usu rio selecionou Outros pontos importantes Na esta o base na espera de um ACK de comando enviado pode ocorrer TimeOut deste Caso a contagem de timeout s ultrapasse um determinado valor m ximo a conex o ser encerrada caso contr rio ocorre a retransmiss o do comando O mesmo vale para NACK s enviados do microcontrolador essa medida foi tomada caso a conex o fique muito ruidosa e portanto a esta o base receberia muitos NACK s de comandos enviados e o usu rio n o teria nenhum conhecimento do que estivesse realmente acontecendo no sistema 4 3 1 1 Esta o Base stm M quina de estados ec Iniciali
82. e sua memoria local sem ocupar seu tempo de processamento e permitir a simultaneidade de transfer ncia de dados Sem acesso direto da mem ria usando a modalidade programada de entrada sa da E S para uma comunica o com os dispositivos perif ricos ou as instru es da troca no caso dos n cleos multi core o processador central ocupado inteiramente para a leitura ou escrita da opera o e assim n o se torna poss vel executar o outro afazer Com acesso direto da memoria o processador central executa transfer ncias faz outras opera es enquanto alguma transfer ncia estiver em andamento recebe uma interrup o do controlador de acesso direto da mem ria uma vez que a opera o foi feita As caracter sticas do DMA existente do microcontrolador STM32F103 s o e 7 canais de DMA e Suporta intera o com Timers e Suporta intera o com ADC e Suporta intera o com SPI e Suporta intera o com I4 C e Suporta intera o com USARTs 3 2 2 4 JTAG Joint Test Action Group JTAG um nome comum para o que foi posteriormente oficializado como IEEE 1149 1 Standard Test Access Port and Boundaru Scan Architecture Este foi inicialmente utilizado para teste em placas de circuito impresso usando boundary scan e ainda muito utilizado para este prop sito 47 JTAG tamb m muito utilizado para debug de portas de circuitos integrados No mercado de processadores embarcados essencialmente todos os processado
83. ecutadas aos pares 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O 5 alto O4 m dia alto O3 m dio O2 m dio baixo O baixo Explique O impacto desse risco alto porque atrasa outras metas devido ao tempo que ser necess rio gastar para a meta n o conclu da na semana seguinte ao deliverable al m de pressionar os integrantes da equipe psicologicamente Probabilidade O5 alta O4 m dia alta O 3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique No per odo de duas semanas cada membro da equipe tem 16 horas para o cumprimento da meta nesse per odo professores ou outros alunos podem ser consultados aconselhando a equipe para a resolu o parcial dos objetivos 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir Planejar adequadamente o cronograma colocando as metas principais para serem realizadas no in cio do projeto para que n o atrasem futuramente outras metas dependentes delas Transferir Mitigar Aceitar Utilizar o per odo de duas semanas de folga do cronograma Impacto reavaliado 4 m dio alto Probabilidade reavaliada 1 baixa Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou Anexos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Will
84. ed S50MHHz GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode Out OD GPIO Init USB DISCONNECT amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin GPIO IOAIN PIN GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode AIN GPIO Init GPIO IOAIN amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin ADC 0 GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode AIN GPIO Init GPIO IOAIN amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin ADC 1 GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode AIN GPIO Init GPIO IOAIN amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin ADC 2 GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode AIN GPIO Init GPIO IOAIN amp GPIO InitStructure GPIO InitStructure GPIO Pin ADC 3 GPIO InitStructure GPIO Mode GPIO Mode AIN GPIO Init GPIO IOAIN amp GPIO Init tructure Figura 49 Configuracao GPIO Entrada 86 Pinos de controle dos rel s s o colocados em modo push pull de sa da e O pino A1 colocado no modo Fun o alternante para sa da de PWM para o controle de offset do sistema de condicionamento de sinal GPIO InitStructure GPIO Pin PCO GPIO Initstructure GPIO Mode GPIO Mode Out PP GPIO Init GPIOC OUT amp GPIO Init tructure GPIO Initstructure GPIO Pin PBS GPIO Initstructure GPIO Mode GPIO Mode Out PP GPIO Init GPIOB OUT amp GPIO Initstructure GPIO Initstructure GPIO Pin PBS GPIO Initstructure GPIO Mode GPIO Mode Out PP GPIO Init GPIOB OUT amp GPI
85. egrante desista ainda havera o integrante backup Impacto reavaliado 3 m dio Probabilidade reavaliada 2 m dia Elaborado por Data L Respostas Registros adicionais Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Verso ou Anexos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 24 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Erro de planejamento N Identifica o 10 Descri o do risco Cronograma mal desenvolvido 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O 5 alto O4 m dia alto O3 medio O2 m dio baixo O baixo Explique Caso as funcionalidades ou a qualidade do artefato sejam afetados os clientes avaliar o negativamente o produto e pedir o que as etapas envolvidas sejam refeitas Probabilidade O 5 alta O 4 m dia alta O3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique Devido inexperi ncia da equipe em especifica o do cronograma 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir Atrav s de alunos ou professores experientes verificar a quantidade de tempo aproximada para a realiza o aproximada de cada tarefa O cronograma dever ser analisado por todos os membros da equipe de forma que sejam planejados os
86. em double converteDigitalDouble c Canal dado int void controle Controle chartPanel ChartParel corverteUridadeTensao tensao double String converteUnidadeTempo tensao doLbie String bl c1 chi JLabel b c2 chi JLabel converteUnidadeFrequencia tensao double Sting Ibl c21 ch1 JLabel Canal series XYSeries numCanal int ativo boolean offset double numAtenuacao int escalaTensao int antAliasing boolean configMudada int tRMS double lastRMS int periodo double lestFreq int pontosTempoCalcFreq double cont req int trigFreq boolean escalaTempo_int contigCanaisMudada boclean seriesEscaiaTempo double seriesEscalaTensco double escalaTensaoStr sting escalaTempoSt sting x div int div Brit diviG 6 int realtime int Canal numCanel int void calcTenseoRMS double caleFrequencia t Trigger double cleat_RMS_Freq void clearFrequencia void calcTenseoPP double gefTensaoCursor c Cursor double getTensaoCursorRecursivoltempo double posicaolni in posicaoFin int contador int void isEnable boolean select ativo boolean void isChanged boolean configMudadal void resetConfigMudada void setConfigCanal numAtenuaceo int void getConfiaCanall int getSories XYSarios
87. ema embarcado esent ntes 60 Figura 20 Diagrama de Maquina de Estados do Sistema Embarcado es 61 Figura 21 Diagrama 2 de M quina de Estados do Sistema Embarcado ss 62 Figura 22 Diabrama de casos de Uso aa epe do bad AES s EM iM MN 64 Iugura Z3 Diagrama de Classes zuo ved unen ugue rb dtm mti M DIM DE E eA E 66 Figura 24 Diagrama de sequ ncia para alterar escala de tempo do canal 1 sss 68 Figura 25 Diagrama de sequ ncia para alterar escala de tes o do canal 1 sss 68 Figura 26 Diagrama de sequ ncia para mostrar dados dos Cursores senes 69 Figura 27 Diagrama de sequ ncia para apresentar dados dos canais sees 69 Figura 28 Diagrama de sequ ncia para apresentar o gr fico dos canais eene 70 Figura 29 Diagrama de sequ ncia para ativar CUrSOreS esses nennen tenter tn ten tnter tnter tnttn tnter tn tentent 70 Figura 30 Diagrama de sequ ncia para ativar o trigger sese eee nente tnter tnter tnte tnter tette ntnnns 71 Figura 31 Diagrama de sequ ncia para desativar os CUrSOreS sees tntn tnnt tente ntes 71 Figura 32 Diagrama de sequ ncia para desativar o trigger sesenta nnns 72 Figura 33 Diagrama de sequ ncia para deslocar os cursores esent ntes 72 Figura 34 Diagrama de sequ ncia para deslocar o trigger eese nara rara renata arenas 73 Figura 35 Diagrama
88. eovane Henrique Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella 35 12 Set 11 19 Set 11 26 Set 11 3 Out 11 10 Out 11 17 4 14 09 Out 11 24 Out 11 31 Out 11 7 Nov 11 14 Nov 11 21 Nov 11 28 Nov 11 DSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSDSTQQSSD v n M Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Geovane Tiago Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella govane Henrique Geovane Henrique ius Zaramella ri Shj Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramel Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique o Cdov ne Tiago Gebvane Tiago 1 d Vinicius Zaramella Tiago Vinikius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiag Vinicius Zaramella Geovans tis isle J Geovane Henrique Geovame Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella 15 11 2 Mapa de Gantt igura F 36 2 10 ENTREG VEIS NEM Auxiliar de gerenciamen
89. equ ncia j Posi o div 96 154 kHz Base de Tempo E a Pp Tempo Susfdiv 2 Cursores On Cursor Cursor2 Cursor1 E Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 D 1 2 3 4 5 6 Tempo T Figura 128 Oscilosc pio projetado Vpp 1 134 V Vrms 397 669 mV f 96 154 kHz Agilent Delay O00000s CH1 200mV div 2 000us div 50 0MSa s Figura 129 Oscilosc pio comercial Vpp 1 07 V Vrms 359 mV f 101 kHz 151 e Frequ ncia 100 kHz e tens o 1 1 V Oscilosc pio ESPE Iniciar Conex o 3 Stop Tens o o 3 Tempo Trigger o On Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Escala 400 mV div Offset Posi o div Base de Tempo Tempo Susjdiv Cursores On Cursori Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 0 545 V Tens o Pico Pico 189 V Frequ ncia 96 154 kHz Cursor2 Cursor Tensao Canal 1 Tempo Figura 130 Oscilosc pio projetado Vpp 1 189 V Vrms 0 545 V f 96 154 kHz Agilent Delay O00000s CH1 200mV div 2 000us div 50 0MSa s Figura 131 Oscilosc pio comercial Vpp 1 1 V Vrms 0 520 V f 100 kHz 152 e Frequ ncia 10 kHz e tens o 1 1 V 5 Oscilosc pio e mS Iniciar Conex o 3 Stop Tens o o 3 Tempo Trigger o On Posi o div Canal 1 o On Escala 400 mw fdiv Offset
90. es superiores que a maior componentes frequencial 6 o motivo de utilizar uma amostragem superior ao limite de Nyquist para obter amostras representativas do sinal que est sendo amostrado e eliminar alising 3 1 3 2 Convers o Anal gica Digital O conversor anal gico digital ADC um dispositivo eletr nico capaz de gerar uma representa o digitala partir de uma grandeza anal gica normalmente um sinal representado por um nivel de tens o ou intensidade de corrente el trica Os ADCs s o muito teis na interface entre dispositivos digitais microprocessadores microcontroladores DSPs etc e dispositivos anal gicos e s o utilizados em aplica es como leitura de sensores digitaliza o de udio e v deo Por exemplo um conversor A D de 10 bits preparado para um sinal de entrada anal gica de tens o vari vel de OV a 5V pode assumir os valores bin rios de O 0000000000 a 1023 1111111111 ou seja capaz de capturar 1024 n veis discretos de um determinado sinal Se o sinal de entrada do suposto conversor A D estiver em 2 5V por exemplo o valor bin rio gerado ser 512 3 1 3 3 Convers o A D por Aproxima o Sucessivas A aproxima o sucessiva um m todo de convers o de sinal anal gico digital o qual possui tempo de amostragem constante proporcional ao n mero de bits do conversor e ao sinal de clock 3 2 STM32F103 A fam lia STM32 de microcontroladores da empresa STMicroeletronics s o mi
91. exos WBS Cronograma Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Wille 17 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Atraso na entrega de algum componente N Identifica o eletr nico 03 Descri o do risco Caso necess rio a importa o de equipamentos pode ocorrer que a entrega demore mais que o esperado 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O5 alto O4 m dia alto O3 m dio O2 m dio baixo O 1 baixo Explique Se ocorrer um atraso muito grande de algum componente eletr nico a equipe ter que tentar achar substituto ou realizar uma nova encomenda por outro distribuidor comprometendo assim as funcionalidades e Vou qualidades do projeto ou at inviabilizando o projeto por falta de tempo Probabilidade O5 alta O 4 m dia alta O3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique Para alcangar todos os requisitos e funcionalidades exigidas pelo cliente se for necess rio equipe importar componentes eletr nicos Pode ser que importemos produtos e portanto existe a possibilidade de que os componentes sejam retidos na Receita Federal atrasando sua entrega 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir Evitar a importa o Caso n o haja no Br
92. i Aliasing Escala 1 Vjdiv e o n Offset a AER E Posi o div 0 00 aas 4 Base de Tempo Tempo 50 usfdiv Ein 2 Cursores on Cursor1 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 o 1 2 3 4 6 Tempo Tens o RMS 0 998 V Tens o Pico Pico 2 126 V Frequ ncia 9 978 kHz Cursor2 Cursorl Tensao Canal 1 Tempo Figura 110 Oscilosc pio projetado Vpp 2 126 V Vrms 0 998 V f 9 978 kHz Agilent Delay O00000s CH1 500m div Figura 111 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 10 kHz 20 00us div Frequ ncia 100 kHz e tensao 2 14 V 5 00MS as 142 4 Oscilosc pio gt E e Se Iniciar Conex o 3 Tens o o 3 Tempo Stop Trigger o On Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Escala 1 Vidiv ia Offset Posi o div 0 00 Base de Tempo E C Tempo 5usjdiv Cursores on Cursor1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tens o RMS 0 980 v Tens o Pico Pico Frequ ncia 96 154 kHz Cursor Cursorl Tensao Canal 1 Tempo Figura 112 Oscilosc pio projetado Vpp 2 128 V Vrms 0 980 V f 96 154 kHz Agilent Delay O00000s CH1 500mV div Figura 113 Oscilosc pio comercial Vpp 2 14 V Vrms 1 01 V f 100 kHz e Frequ ncia 100 kHz e tens o 2 04 V 2 000us div 50 0MSa s 143 Oscilosc pio lo E ES
93. ica o do microcontrolador e esta o base na qual teve que ser modificada de USB para serial essa mudan a foi explicada no t pico na se o 5 2 2 onde detalhado tamb m seu motivo A outra situa o em que ocorreu esse risco foi na escolha do microcontrolador que n o havia suporte DMA para os dois ADCs por m nessa situa o n o houve mudan a de tecnologia pois j tinhamos adquirido o microcontrolador que n o atendia todos os requisitos do projeto e al m disso tivemos conhecimento dessa incapacidade do microcontrolador somente pr ximo ao final do projeto e Subestimac o da complexidade ou dificuldade na implementa o de software ou hardware Ao longo do projeto percebemos que algumas etapas foram subestimadas a etapa que mais atrasou o progresso do projeto foi o desenvolvimento do circuito de condicionamento de sinal que ficou realmente pronto ap s o segundo deliverable Outra etapa que atrasou o desenvolvimento do projeto foi a comunica o do sistema embarcado com esta o base em que tivemos problemas com a tecnologia escolhida como descrito na se o 5 2 2 e Falha na comunica o entre esta o base e o microcontrolador Situa o explicada no primeiro risco analisado 126 e N o cumprimento dos prazos das metas estabelecidas pela equipe A entrega de alguns deliverables foram atrasadas e ocorreram nas seguintes situa es e Primeiro Deliverable O circuito de aquisi o de dados n
94. iesPuffer void gotPlot XYPlottor alualizaSerieALialinumCanal int serieAlual int posTempo double trigP ot boolean void configDomairMarkeri void nfigRangeMarkert void learDcmainMarker void RangeMatker void addDomainMarker marker ValueMarker void addRangeMarker marker ValueMarker void getPlot XYPlot selDataCH1 dataCH1 inif void setPlotart void getStatusPlotar boolean setTamAmostras tamAmostrasCH1 int void getmostrasCH int YSeries serieAtual irt posTempo double ch Canal dataCH int triaPlot boolean void e Public class extends JFrame Figura 23 Diagrama de Classes FrameProjeto Essa classe possuir todos os elementos da interface do oscilosc pio como bot es labels pain is etc Em seu construtor um objeto Controle instanciado e Public class Controle implements Runnable Essa classe far o controle do software da esta o base em rela o a comunica o do sistema embarcado e a esta o base analisando pacotes que chegam do sistema embarcado e a escrita de pacotes para o sistema embarcado A classe tamb m faz a liga o entre a interface com as classes Canal Cursor Plotter e Comunica o al m de possuir as vari veis est ticas de configura o que afetam os gr ficos plotados Public class Comunica o implements Runnable Classe que representa a comunica o US
95. ima um microprocessador 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir As tarefas ser o executadas em pares uma pessoa montar o circuito e a outra ser encarregada de verificar se todas as liga es foram feitas corretamente Transferir Mitigar Aceitar Comprar mais de uma unidade de componentes via importa o tr s unidades Impacto reavaliado 1 baixo Probabilidade reavaliada 3 m dia Elaborado por Data C Respostas Registros adicionais Verso ou Anexos WBS Cronograma Geovane Vinicius Henrique Tiago 25 08 2011 inclu das na Formul rio sugerido por Gasnier 2000 Editora IMAN e alterado por Will 21 Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Falha na comunica o entre esta o base e o N Identifica o microcontrolador Descri o do risco A comunica o um dos pr requisitos do projeto na disciplina Sua falha deve ser prevenida para o sucesso do projeto 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O 5 alto O4 m dia alto O3 m dio O2 m dio baixo O baixo Explique A falha de comunica o entre esta o base e o microcontrolador inviabiliza o projeto Probabilidade O5 alta O4 m dia alta O 3 m dia O 2 m dia baixa O1 baix
96. imeBaseInitTypeDef TIN Timebasestructure TIM OCInitTypeDef TIM OCInitstructure ul6 CCRZ Val 375 RCC APBiPeriphClockCmd RCC APBiPeriph TIMZ ENABLE TIM TimeBasestructure TIM Period Ox05C9 TIM TimeBaseStructure TIM Prescaler U TIM TimeBaseStructure TIM ClockDivision U TIM TimeBaseStructure TIM CounterMode TIM CounterMode Up TIM TimeBaseInit TIMZ TIM TimeBasestructure TIM OCInitStructure TIM OCMode TIM OCMode PWH1 TIM OCInitStructure TIM OutputState TIM OutputState Enable TIM OCInitStructure TIM Pulse CCRZ Val TIM OCInitStructure TIM OCPolarity TIM OCPolarity High TIM OCZInit TIMZ TIM OCInitstructure TIM OCZPreloadConfig TIME TIM OCPreload Enable TIM ARRPreloadConfig TIM2 ENABLE TIM Cma TIMZ ENABLE Figura 53 Configura o timer O Timer configurado como output counter OC no modo PWM 1 11 5 3 1 6 Interrup es As Interrup es utilizadas neste projeto foram a do USB e do DMA Como mostras o c digo da Figura 54 91 void Interrupts Co nfig void l NVIC InitTypeDef NVIC InitStructure NVIC PriorityGroupConfig NVIC PriorityGroup 2 NVIC InitStructure NVIC IRQChannel USB LP CAN1 REU TRQn NVIC InitStructure NVIC IRQChannelPreemptionPriority 1 NVIC InitStructure NVIC IRQChannelSubPriority O NVIC InitStructure NVIC IRQChannelCmd ENABLE NVIC Init amp NVIC InitStructure NVIC InitStructure NVIC IRQChannel pDMAl1 Channell TRQn NVIC
97. ispon vel na Farnell e possui oscilador interno O LM2662 necessita de um oscilador para funcionamento sendo mais um componente extra na PCI 2 6 1 4 Amplificadores Os amplificadores que a equipe utilizar ter o sinal de entrada de at 100kHz Op es acess veis e existentes no mercado s o Numero Faixa de Imped ncia de amp frequ ncia de entrada m xima com um ganho unit rio MHz Tabela 6 Amplificadores pesquisados Alternativa escolhida O Cl para amplificador operacional escolhido foi o TL082 pois ele possui alta imped ncia de entrada por ser um amplificador operacional BI FET e as outras especifica es s o suficientes para o projeto de aquisi o de sinal 29 proposto O segundo motivo da escolha deste Cl por possuir dois amplificadores operacionais embutidos e portanto ocupando menos espa o na placa de circuito impresso que ser feita pela equipe 2 6 2 SOFTWARE 2 6 2 1 Linguagem de Programa o de Esta o Base Foram utilizadas na escolha da linguagem de programa o crit rios como prover biblioteca de interface com USB e API gr fica As op es encontradas foram Java C Segue uma tabela com pontos importantes elencados pela equipe Linguagem Possui API para Interface USB 2 0 Sim possui a JSR80 e jUSB A API possui vers o gratuita Sim ambas as APIs s o de gra a e open source Sim por m a vers o gratuita funciona apenas durante 4
98. isto ocorra verifique se tudo est devidamente conectado 3 Para ativar o canal necess rio clicar na op o On em canal 1 a qual est referenciada pelo n mero 5 da Figura 152 para desativar clique novamente sobre ele 4 Caso o sinal n o apare a corretamente em sua tela necess rio mudar as escalas conforme indicado nos n meros 7 e 9 da Figura 152 5 Os valores de tens o RMS tens o Pico Pico e Frequ ncia s o informas nos n meros 11 12 e 13 da Figura 152 163 6 Caso queira congelar a forma de onda mostrada em seu visor clique no bot o Stop n mero 2 da Figura 152 7 Para ativar o trigger necess rio clicar na op o On em trigger a qual est referenciada pelo n mero 4 da Figura 152 para desativar clique novamente sobre ele a 8 Para alterar o trigger use os bot es de e referenciado pelo n mero 3 da Figura 152 9 Para ativar o Ant Aliasing necess rio clicar na op o On em canal 1 a qual est referenciada pelo n mero 6 da Figura 152 para desativar clique novamente sobre ele 10 Para ativar os cursores necess rio clicar na op o On em cursores a qual est referenciada pelo n mero 10 da Figura 152 para desativar clique novamente sobre ele Instala o das DLLs Copie o arquivo win32com dll para o diret rio C JavaSDK BIN isto E o diret rio onde o J2SDK foi instalado no seu PC Copie o arquivo comm jar par
99. ius Zar Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Vinicius Zaramella Vinicius Zaramella Vinicius Zaramella Vinicius Zaramella Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Geovane Henrique Completa 122 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 100 100 100 100 100 100 100 0 12 Set 11 19 Set 11 26 Set 11 3 Out 11 10 Out 11 17 Out 11 24 Out 11 31 Out 11 7 DIS IT QIQIS S IDIS IT QIQ S S IDIS TIQIOIS S IDIS IT QIQ S S IDIS IT QIQ S S DIS TIQIQOIS S IDIS IT IQIQ S S DIS ITIQIQIS S DIS 4 14 09 11 14 Nov 11 21 Nov 11 28 Nov 11 5 Dez 11 12 Dez 11 19 Dez 11 Nov TOOSSDSTQQSSDSTOOSSDSTOQOSSDSTOQOQSSDSTOOSSDSTQQSSI Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Geovane Tiago Tiago Vinicius Zaramella Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella H Geovane Tiago Geovane Tiago Geovane Ti ago Geovane Henrique Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella tetys Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella Tiago Vinicius Zaramella H Geovane Henrique t Geovane Henrique Geovane Henrique Vinicius Zaramella H Vinicius Zarame
100. lica o de um flitro Anti alising Para contemplar a premissa de atenua o foi utilizado o conceito de divisores resistivos A amplifica o do sinal de entrada foi feito atrav s da utiliza o de amplificadores operacionais E finalmente foi desenvolvido um filtro Butterworth de sexta ordem 4 2 1 Diagrama Esquem tico O diagrama esquem tico foi feito no software Altium Summer Design pois posteriormente para a fabrica o da placa de circuito integrado foi utilizado este mesmo software A Figura 10 mostra o sistema de aquisi o de sinal com todos os componentes utilizados 53 Figura 10 Sistema de aquisi o de sinal Devido ao grande numero de componentes o esquem tico ficou grande e ileg vel se visto como um todo Para sanar tal problema o esquem tico ser dividido em quatro partes sendo elas o sistema com o charge pump para alimenta o dos amplificadores operacionais o sistema de entrada do primeiro canal o sistema de entrada do segundo canal e os pinos de conex o com a placa de desenvolvimento iVUSB Figura 11 Sistema de alimenta o 54 ca 4 Cap Ral em uk C4 cx ae GNDA c Tes Ra eps 39K cs c sup GNDA cta Te Ra B esa ox ct cx ERA GNDA ca 4 Tes Rat Jem uk ca cx HT GNDA Tx UT GNDA cta REL Te Ral e ue Cit c UT GNDA Cp Cap CIpF ipf RD Rai LLX 1 t R VCC c po GNDA a 6ipF 570K Cx Cay 6ipF cpf cx 374 4zF GNDA
101. lla Vinicius Zaramella vane Henrique Tiago Vinicius Zaramella vane Henrique Tiago Vinicius Zaramella vane Henrique Tiago Vinicius Zaramella vane Henrique Tiago Vinicius Zaramella 09 12 Figura 87 Gantt atualizado 123 Custo do Projeto Custo Do Projeto SE A MEN Componentes Pre o Quantidad Or amento e final 2 2 programador JTAG R 41 75 1 R 41 75 1 1 Rel SHINACZ fass fe R 900 wow O O O aes Tabela 10 Custo do gasto com o Projeto Custo do prot tipo utiizado no Projeto J Unidades Re SHINAC2 Mos e UNxOID 2R i BamadePmos e i log ua e 8 RO O i 1N400 LT1054 TOTAL 187R Tabela 11 Custo referente ao prot tipo que a equipe utilizou 5 2 1 1 5 1 124 Casto do preteipo Placa niega Parte Condicionamento de Sinal S 200 30 extrajRS REESHINAGZ os o Parte 2 Mirocontoader Chave T ctil Tabela 12 Custo referente a um prot tipo integrado microcontrolador e condicionamento de sinal na mesma PCI 125 8 Conclus es 8 1 AN LISE DO DESENVOLVIMENTO Em rela o ao planejamento de riscos os riscos planejados e que de fato ocorreram foram os seguintes e Escolha de tecnologia inadequada para atender os requisitos do cliente Esse risco acabou ocorrendo em duas situa es ao longo do projeto em rela o comun
102. ms 4 853 V f 96 154 kHz esses 135 Figura 97 Oscilosc pio comercial Vpp 15 1 V Vrms 5 21V f 100 kHz ees 135 Figura 98 Oscilosc pio projetado Vpp 14 681 V Vrms 6 593 V f 96 154 kHz sss 136 Figura 99 Oscilosc pio comercial Vpp 15 7 V Vrms 7 57 V f 2 100 kHz ees 136 Figura 100 Oscilosc pio projetado Vpp 14 398 V Vrms 6 948 V f 9 978 kHz 137 Figura 101 Oscilosc pio comercial Vpp 15 4 V Vrms 7 59 V f 10 kHz ess 137 Figura 102 Oscilosc pio projetado Vpp 15 705 V Vrms 7 538 V f 992 056 Hz 138 Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 103 Oscilosc pio comercial Vpp 15 5 V Vrms 7 6 V f 1 KHZ eene 138 104 Oscilosc pio projetado Vpp 15 725 V Vrms 7 784 V f 0 986 Hz 139 105 Oscilosc pio comercial Vpp 15 3 V Vrms 7 55 V f 1 01 HZ 139 106 Oscilosc pio projetado Vpp 2 047 V Vrms 0 976 V f 1 Hz 140 107 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 1 HZ eene 140 108 Oscilosc pi
103. nal Semicondutor Analog Devices Atmel e NXP Por m nenhum outro microcontrolador atendia todos os requisitos da equipe para o projeto possuir microcontrolador placa de desenvolvimento e programador A Tabela 3 mostra outros micontroladores estudados que n o atendem pelo menos uma necessidade do projeto Velocidade de 60MHz 60MIPS 80MHZ 100DMIPS 32MHZ 32MIPS Processamento 0 PIC24E LM3S9B9 ATXmega N mero de ADC s N mero de bits ADC T 11MSPS 1MSPS 1MSPS 1 1MSPS 1MSPS 1MSPS USB 2 0 OTG full 2 0 OTG full speed 2 0 Full Speed speed Preco da Placa de R 106 60 R 162 70 desenvolvimento mmm pc Programador Brasil uC X X X X ES ELE ELE Disponibilidade no N o N o X Brasil Placa de des 27 Disponibilidade no X X X Brasil Programador Tabela 3 Componentes que n o atendem os requisitos do projeto PIC24E tamb m n o possui pinos I O portanto sendo necess ria a compra de uma placa expansiva de 72 00 Alternativa escolhida O microcontrolador escolhido foi o STM32F103 Os principais motivos s o quantidade suficiente para venda na farnell mais de 50 unidades em estoque local em compara o com o PIC32 que possui somente 2 unidades em estoque local e o C8051T32 que so h dispon vel via importa o O pre o dos tr s itens microcontrolador placa de desenvolvimento e programador para o caso do PIC e do C8051 aumentaria o custo de projeto podendo ultrap
104. nal captado transmitido pela USB ou Ethernet dependendo do modelo sendo exibido em um PC com plataforma Windows 2 Logo abaixo uma tabela contendo os modelos do PicoScope existentes Modelo Canais Largura Amostragem Resolu o Pre o de banda 3000 2 200 MHz 500 MS s 8 Bits US 1 483 35 4226 4227 2 100 MHz 250 MS s 12 Bits US 1 483 35 1 235 85 1 318 35 1 608 75 2 961 75 14 DO TT Do To 88995 Tabela 1 Modelos do PicoScope O oscilosc pio mais barato da PicoScope possui somente um canal para analise de sinais Nosso projeto ter a visualiza o de dois canais e com custo inferior ao modelo 2100 da PicoScope a resolu o ser de 12 bits tamb m A largura de banda do modelo 2100 entretanto maior que a proposta neste projeto 2 4 3 BitScope Trata se de um oscilosc pio que tem possibilidade de captar simultaneamente de 2 at 8 canais enviando dados para um PC pelo cabo USB ou Ethernet 3 Os softwares do BitScop disp e de grande variedade de recursos sendo considerados aprimorados O BitScop foi desenvolvido em tr s modelos alguns tem a capacidade de gerar ondas de forma arbitr ria AWG 3 O pre o do oscilosc pio mais barato da Bitscope de R 893 00 possuindo 2 canais de entrada resolu o de 8 bits e largura de banda de 100MHz As vantagens do nosso projeto em rela o ao BitScope o custo inferior e a resolu o de 12 bits Por m o BitScope possui maior larg
105. nativas Portanto n o podendo ser utilizado a portabilidade Java para ambos os Sistemas Operacionais e seria invi vel para o projeto produzir vers es para as duas plataformas por restri es severas de tempo em que o projeto se encontra 2 6 2 3 Ambiente integrado para o desenvolvimento do software da Esta o Base O software a ser implementado utilizar um ambiente de desenvolvimento integrado IDE que se divide principalmente em Eclipse e NetBeans estes s o frequentemente vistos em Java podendo tamb m dar suporte para outras linguagens 31 Alternativa escolhida Diante das op es de ambientes dispon veis sejam estas Eclipse e NetBeans a equipe tem maior familiaridade por utilizar a segunda op o Cumpre esclarecer que n o h grande diferen a t cnica entre os ambientes sendo assim a qualidade t cnica n o exerce nenhuma influencia no desenvolvimento do projeto 2 6 2 4 Programador e Debugger O programador debugger escolhido pela equipe para o microcontrolador STM32F103 foi o ST Link V2 o principal motivo da escolha desse programador foram disponibilidade no mercado mouser com Outros programadores debuggers como o STX RLink n o foram escolhidos pois a IDE que d suporte a este programador pago e n o possui vers o de demonstra o 2 6 2 5 Ambiente integrado para o desenvolvimento do software do microcontrolador A IDE escolhida pela equipe para o microcontrolador ser o Keil uVision
106. nidas no software para o sinal obtido no canal 1 UCO4 Alterar Escala de Tempo O usu rio pode aumentar ou diminuir a escala de tempo do sinal obtido UCO5 Ativar Cursores O usu rio pode ativar a visualiza o dos cursores vertical do sinal obtido UCO6 Desativar Trigger O usu rio pode desativar o trigger em rela o ao sinal obtido UCO7 Deslocar Trigger O usu rio pode deslocar a possi o do trigger UCO8 Apresentar dados Cursores apresentado os dados respectivos aos cursores verticais caso estejam ativos UCO9 Desativar Cursores O usu rio pode desativar a visualiza o dos cursores vertical do sinal obtido UC10 Deslocar Cursores O usu rio pode deslocar a possi o dos cursores verticais UC11 Select CH1 O usuario pode ativar visualizagao do canal 1 65 e UC12 Run Stop O usuario pode parar a captura do sinal ou continuar a capturar nos dados e UC13 Apresentar Dados Canail E apresentado ao usuario os dados obtidos nos canais ativos C14 Apresentar Gr fico Canais apresentado ao usu rio um gr fico contendo o sinal obtido 4 5 2 Diagrama de Classes A partir do diagrama de casos de uso foi possivel o desenvolvimento de mais dois diagramas classes e sequencia O diagrama de classes que apresentado na Figura 23 pkg EMB_SAD Converter fSampleMax_ double 12 o aproximador DecimalFormat FrameProjeto freg mostrag
107. o DSO3062A Figura 45 Fonte de Alimentac o do Departamento de Eletr nica da UTFPR 01 5 3 SISTEMA EMBARCARCADO Nesta se o ser explicado a implementa o do projeto do sistema embarcado com trechos de c digo e detalhamento sobre o funcionamento deste O c digo dividido em tr s partes a primeira parte onde ocorrem as inicializa es de todos os Cloks do sistema e os perif ricos s o configurados para operarem no modo desejado As fun es Set System e USB Init realizam estas inicializa es Esta etapa de configura o sera melhor explicada nos t picos de configura o dos perif ricos 5 2 Ap s isso o programa entra em la o infinito em seu main como mostra a Figura 46 Neste la o s o executadas os seguintes passos Verifica no buffer de entrada do USB se chegou algum pacote Espera o ADC estar inativo Sem foro Envia Frame de amostras para a esta o base e Reativa ADC int main void while 1 verificaPacote while ADC1 gt CRZ amp uint32 t 0x00000001 1 53 delay enviaPacoteDeDados startADC A Figura 46 C digo main do software do microcontrolador Como foi mostrado o c digo fica parado esperando o ADC parar de converter para seguir em frente a cada la o do programa O nico do programa sair desta espera quando ocorre uma interrup o do DMA que controla os dados que o ADC converte Esta interrup o ocorre toda vez 82 que o
108. o de 2011 11 STMicroeletronics Datasheet Medium density performance line ARM based 32 bit MCU Electronic Publication 2011 a 166
109. o de Dados Projeto Teste Documenta o ElComunicacao a Estudo de Protocolos Projeto do Protocolo a Implementa o Teste Documenta o ElSoftware ElEstac o Base a Projeto Implementacao Teste Documentacao 8 ElSistema Embarcado 8 Projeto 8 Implementa o Teste Documenta o ESistema Final Sistema de Aquisi o de Dados Testes do Sistema Final Documenta o de Testes Rel torio Final Criar Apresenta o Marco de Fim Dura o In cio O dias 14 09 11 08 00 43 25 dias 14 09 11 08 00 6 dias 14 09 11 08 00 6 dias 14 09 11 08 00 6 dias 14 09 11 08 00 6 dias 14 09 11 08 00 6 dias 14 09 11 08 00 6 dias 14 09 11 08 00 2 dias 14 09 11 08 00 37 25 dias 22 09 11 08 00 25 dias 22 09 11 08 00 21 dias 28 09 11 08 00 6 dias 28 09 11 08 00 1 dia 06 10 11 08 00 2 dias 20 10 11 08 00 2 dias 24 10 11 08 00 1 dia 26 10 11 08 00 4 dias 22 09 11 08 00 3 dias 22 09 11 08 00 1 dia 27 09 11 08 00 4 dias 22 09 11 08 00 2 dias 22 09 11 08 00 1 dia 26 09 11 08 00 1 dia 27 09 11 08 00 4 dias 12 10 11 08 00 6 dias 18 10 11 08 00 5 dias 27 10 11 08 00 1 dia 03 11 11 08 00 1 dia 04 11 11 08 00 27 25 dias 29 09 11 08 00 15 dias 29 09 11 08 00 8 dias 29 09 11 08 00 5 dias 11 10 11 08 00 1 dia 18 10 11 08 00 1 dia 19 10 11 08 00 5 625 dias 28 10 11 14 00 1 375 dias 28 10 11 14 00 2 dias 01 11 11 10 00 1 dia 03 11 11 10 00 1 dia 04 11 11 10 00 5 dias 07 11 11 10 00 5 dias 07 11 11 10 00 5 dias 07 11 11
110. o havia sido ainda definido portanto n o ocorreram testes havia apenas algumas ideias de como projet lo e Segundo Deliverable O projeto da placa de circuito impresso nesse deliverable estava come ando o motivo desse atraso foi que o a subestima o no prazo que a equipe deu para o desenvolvimento do circuito de condicionamento de sinal e Terceiro Deliverable O circuito em que testamos a aquisi o de dados foi um montado em protoboard a PCI havia sido pedida mas ainda nao tinhamos ela em m os e Quarto Deliverable O protocolo de comunica o n o havia sido ainda implementado em nenhum dos dois sistemas esta o base e sistema embarcado al m disso o software da esta o base e do microcontrolador estavam incompletos Erro de planejamento O erro de planejamento da equipe foi colocar semanas de folga somente no fim do projeto e nao entre as tarefas e portanto distribuindo essa folga apesar disso o projeto pode ser conclu do at o fim das 10 semanas de desenvolvimento 8 2 INTEGRA O Os conhecimentos integrados de outras disciplinas empregados no projeto foram 127 e Eletr nica Il Na disciplina de eletr nica em que aprendemos o uso de amplificadores operacionais e filtros ativos al m disso o funcionamento de um ADC e Programa o As disciplinas de programa o deram a base do conhecimento para os alunos para a implementa o do sistema na esta o base e Comunica o de Dados e Redes De
111. o projetado Vpp 2 134 V Vrms 0 978 V f 992 056 Hz 141 109 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 1 kHz erre 141 110 Oscilosc pio projetado Vpp 2 126 V Vrms 0 998 V f 9 978 kHz 142 111 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 10 kHz ees 142 112 Oscilosc pio projetado Vpp 2 128 V Vrms 0 980 V f 96 154 kHz 143 113 Oscilosc pio comercial Vpp 2 14 V Vrms 1 01 V f 100 kHz 143 114 Oscilosc pio projetado Vpp 2 049 V Vrms 0 726 V f 104 167 kHz 144 115 Oscilosc pio comercial Vpp 2 04 V Vrms 0 696 V f 100 kHz 144 116 Oscilosc pio projetado Vpp 2 016 V Vrms 0 704 V f 9 978 kHz 145 117 Oscilosc pio comercial Vpp 2 06 V Vrms 0 701 V f 10 kHz 145 118 Oscilosc pio projetado Vpp 1 965 V Vrms 0 685 V f 992 056 Hz 146 119 Oscilosc pio comercial Vpp 2 04 V Vrms 0 702 V f 2 1 kHz 146 120 Oscilosc pio projetado Vpp 1 969 V Vrms 0 704 V f 1 HZ 147 121 Oscilosc pio comercial Vpp 2 04 V Vrms 0 718 V f 1 01 Hz 147 122 Oscilosc pio projetado Vpp 1 037 V Vrms 367 088 mV f 1 HZ 148 123 Oscilosc pio comercial Vpp 1 05 V Vrms 369 mV f 1 HZ 148 124 Oscilosc pio projetado Vpp 1 055V Vrms 366 066mV f 992 056Hz 149 125 Oscilosc pio comercial Vpp 1 09 V Vrms
112. ompanhamento de um ser humano da forma o de onda Para o modo dois tamb m foi utilizado um triple buffer que somente 101 desenha na tela um frame ap s este ser completado enquanto isso amostras que chegam da comunica o s o armazenadas em outro buffer outra caracter stica que o triple buffer implementado circular Em nosso software as bases de tempo que correspondem ao modo um s o 1s div 0 5s div e ao modo dois 50ms div 5ms div 0 5ms div o0us div 5us div 5 6 2 Medi es 5 6 2 1 frequ ncia O m todo utilizado para a medi o de frequ ncias foi baseado no zero crossing do sinal em rela o um determinado eixo horizontal O eixo horizontal utilizado para fazer essa medi o foi o trigger Ou seja o usu rio precisa ativar o trigger para que a frequ ncia do sinal seja calculada O algoritmo funciona da seguinte forma Quando ocorre tr s vezes o zero crossing do sinal amostrado em rela o posi o do trigger o tempo relativo entre a primeira e terceira vez que o sinal passa pelo trigger armazenado e o inverso desse valor corresponde a frequ ncia 5 6 2 2 Tens o pico a pico A tens o pico pico calculada utiliza m todos da classe XYSeries que retornam os valores m ximo e m nimo de determinada s rie O m todo implementado para o c lculo de tens o pico a pico retorna o m dulo da diferen a entre o valor m ximo e m nimo da s rie 5 6 2 3 Tens o Rms O c lculo da Tens o
113. os de dados ao modelo do programador e Pipelines de 3 e 5 est gios e Baixo Consumo de energia e Tamanho do n cleo reduzido 44 3 2 2 Perif ricos Os perif ricos do microcontrolador STM32F103 utilizados neste projeto s o os seguintes ADC DMA USB JTAG Estes ser o explicados a seguir 3 2 2 1 ADC Para mais informa es sobre o funcionamento de conversores anal gicos digitais vide 3 1 3 2 O ADC existente do no microcontrolador STM32F103 tem as seguintes especifica es 2 Conversores de 12 bis Tempo de convers o m ximo de 1us Faixa de convers o 0 3 6 V 16 canais de convers o Sensor de temperatura acoplado 3 2 2 2 Timers Um temporizador Timer um dispositivo capaz de medir o tempo sendo um tipo de rel gio especializado Ele pode ser usado para controlar a sequ ncia de um evento ou processo Temporizadores podem ser mec nicos eletromec nicos digitais ou mesmo programas de computador uma vez que os computadores cont m rel gios Na arquitetura de circuitos microprocessados os temporizadores s o utilizados para gerar bases de tempo que podem ser utilizadas para os mais diversos fins como por exemplo gerar sinais de clock para outros perif ricos do chip calcular intervalos de tempo ou medir per odo de sinais 45 Na arquitetura dos microcontroladores mais utilizadas atualmente no meio acad mico MCS51 e o PIC16 est o presentes temporizadores de 8 e 16 bits esses po
114. os perif ricos defino em cascata Inicialmente definimos o clock do core e apartir deste s o utilizados blocos de Pr scalers para dividir este clock de refer ncia por um n mero especificado nos registradores de configura o de cloks dos perif ricos A figura a3 mostra o c digo com as configura es mencionadas e HCLK clock principal 72Mhz e Barramento PCLK2 configurado em 72 MHz e Barramento PCLK1 configurado em 36 MHz e Clock do ADC configurado em 12 MHz e Bloco multiplicador de clock PLL configurado para multiplicar o cristal de 8 MHz por 9 gerando o clock de 72 MHz e Fun es PeriphClockCmd abilitam os clocks dos perif ricos especificados e Ap s configura o dos cloks chama as fun es de configura es dos perif ricos 84 Description Configures Main system clocks amp power Input None Return Hone DD RR RR LL void Set System void i RCC DeInit RCC HSEConfig RCC HSE ON HSEStartUpstatus RCC WaitForHSEStartUp if HSEStartUpStatus SUCCESS EN FLASH PrefetchBufferCmd FLASH PrefetchBuffer Enable FLASH SetLatency FLASH Latency 2 RCC HCLKConfig RCC SYSCLK Divl RCC PCLKZConfig RCC HCLK Divl RCC PCLKlConfig RCC HCLK DivZ RCC ADCCLKConfig RCC PCLKZ Div RCC PLLConfig RCC PLLSource HSE Divi RCC PLLMul 9 RCC PLLCmd ENABLE while RCC GetFlagStatus RCC FLAG PLLRDY RESET RCC SYSCLKConfig RCC SYSCLKSource PLLCLR while RCC GetSYSCLKSource 0x
115. ou usu rio e Configurar o baud rate stop bit e paridade e Acessar os buffers de escrita e leitura Para utilizar a biblioteca Javax comm no Windows necess rio instalar uma DLL espec fica e um arquivo properties ambos no diret rio Java do computador ambos est o inclusos no CD do projeto 3 4 JFREECHART A biblioteca gr fica utilizada para o desenho do sinal na tela do software da esta o base foi a JFreeChart Est uma biblioteca open source e distribu da sobre sob os termos da GNU Lesser General Public Licence LGPL que permite o uso em aplica es propriet rias 1 51 Esta API oferece v rios tipos de s ries de dados e essas s o instanciadas atrav s de classes como por exemplo XYSeries Cada s rie tem um buffer de dados que s o vinculados a um plotador A classe XYPlot pode ser utilizada como plotadora e nesse caso os dados s o inseridos aos pares em coodernadas x y A classe SamplingXYLineRenderer faz o papel de renderiza o do plotador e sua principal caracter stica interpolar pontos entre dados inseridos no objeto XYSeries 52 4 PROJETO 4 1 DIAGRAMA DE BLOCOS DO SISTEMA stm Diagrama de Blocos Figura 9 Vis o geral em diagrama de blocos 4 2 CIRCUITO DE CONDICIONAMENTO DE SINAL O circuito de condicionamento de sinal deveria ter as premissas de fazer atenua es e amplifica es do sinal de entrada E al m disso dar suporte a op o da ap
116. pio desenvolvido pela equipe para isto foi produzido v rios sinais de entrada com frequ ncias tens es pico a pico e tens es rms variados Para se ter uma ideia de qual foi o desempenho do oscilosc pio projeto em compara o com o oscilosc pio comercial foi calculado a diferen a entre os valores medidos por ambos Ap s as imagens abaixo est o os resultados obtidos Frequ ncia 1Hz e Tens o Pico a Pico 20 2 V Tempo 1sfdiv Cursores On Cursori Tensao Canal 1 rsor 1 Cursor2 Tensao Canal 1 S Oscilosc pio x x Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On Posi o div Canal 1 L3 44 On Anti Aliasing Tens o RMS 7 288 V Escala 4 V di id Tens o Pico Pico o 20 664 V m ols l Offset E a De fM Frequ ncia Posi o div 0 986 Hz 4 Base de Tempo Cursor2 Cursorl Tensao Canal 1 Tempo Figura 65 Osciloscopio projetado Vpp 20 664 V Vrms 7 288 V f 0 986 Hz 109 200 0ms div 5005 a s Figura 66 Oscilosc pio comercial Vpp 20 2 V Vrms 7 V f 1 Hz e Frequ ncia 1 kHz e Tens o Pico a Pico 118 mV Oscilosc pio to 2 jam Iniciar Conex o USB Conectada Stop E Trigger o On PESE 2 Posi o div AAA YT Canal 1 ATLL A NIH ANA I AM AUI 11 1U V4 juta b JN AN UI On Anti Aliasing Tens o RM
117. qu ncia 150 kHz com Tens o Pico a Pico 2 12 V e Ant Aliasing ligado c5 E ES Oscilosc pio Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 1 On Anti Aliasing Escala 1 Vidiv E ol Offset E o A DCL na Pa 4 ES ums Posi o div 4 Base de Tempo Tempo 5usjdiv cham 2 Cursores On Cursor Cursor2 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 0 1 2 3 6 Tempo Tens o RMS 156 605 my 3 Pico Tens o Pico 440 146 mV Frequ ncia 156 250 kHz Cursor2 Cursorl Tensao Canal 1 Tempo Figura 81 Oscilosc pio projetado Vpp 440 146 mV Vrms 156 605 mV f 156 250 117 2 000us div 50 0MSa s Figura 82 Osciloscopio comercial Vpp 2 12 V Vrms 1 01 V f 150 kHz 118 e Frequ ncia 200 kHz com Tens o Pico a Pico 2 12 V e Ant Aliasing ligado S Oscilosc pio to te ew S E PEST E ISB C cEada Iniciar Conex o USB Conectada stop 3 Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 On o fintiAligsing Tens o RMS Anci Anasiri 57 546 mV Escala 1 Vidiv Tens o Pico Pico 103 444 mV o E 8 c FFSe e O Frigge Offset Pee f Frequ ncia E Posi o div 62 500 kHz A Base de Tempo Tempo Susfdiv 2 Cursores On cursorl Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 t Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Ten
118. r 120 e Frequ ncia 10 kHz com Tens o Pico a Pico 2 08 V e Anti Aliasing ligado Onda Quadrada O ganho foi de 1 168 dB e Frequ ncia 20 kHz com Tens o Pico a Pico 2 08 V e Anti Aliasing ligado Onda Quadrada O ganho foi de 1 099 dB e Frequ ncia 100 kHz com Tens o Pico a Pico 2 12 V e Anti Aliasing ligado Onda Quadrada O ganho foi de 0 008 dB e Frequ ncia 150 kHz com Tens o Pico a Pico 2 12 V e Anti Aliasing ligado Onda Quadrada O ganho foi de 13 61 dB e Frequ ncia 200 kHz com Tens o Pico a Pico 2 12 V e Anti Aliasing ligado Onda Quadrada O ganho foi de 26 375 dB Abaixo segue o diagrama de bode da resposta em frequ ncia do Anti Aliasing 100 1000 10000 100000 1000000 Seriel Figura 85 Resposta em frequ ncia do anti alising 121 7 Cronograma Apresentamos baixo o cronograma e o diagrama de Gantt atualizados LOU Uu N m s amp o osso eosog osoo o s o 9 oo op ooo of of of oo oo D Nome Dura o Inicio Marco de Inicio O dias 14 09 11 08 00 amp Execu o 60 5 dias 14 09 11 08 00 amp Estudo e Rel torio T cr 6 dias 14 09 11 08 00 wv Sistema de Aquisi o d 6 dias 14 09 11 08 00 v Microcontrolador 6 dias 14 09 11 08 00 v Comunicacao USB 6 dias 14 09 11 08 00 ri Modelagem de PCI 6 dias 14 09 11 08 00 wv Funcionamento Ociloscc 6 dias 14 09 11 08 00 wv Compra de Componente 2 dias 14 09 11 08 00 amp De
119. r nseca e o divisor elaborado par o projeto consecutivamente Para que a compensa o seja feita corretamente deve se aplicar a formula R1 C1 R2 C2 C intr nseco Esta formula pode ser deduzida escrevendo a fun o de transfer ncia do circuito Quando essa restri o satisfeita a fun o de transfer ncia reduzida a Vout Vin R1 R1 R2 Demonstrando que o comportamento desejado do sistema foi alcan ado 96 VCC Tens o de saida o de saida C intr nseco 570K ensa i Figura 58 Divisor com capacit ncia intr nseca I VCC C intr nseco Cap AlpF Tens o de saida ps GND GND GND Figura 59 Divisor resistivo elaborado para o projeto R1 C1 R x C2 CIntrinseca Figura 60 Formula para o calculo da compensa o Outra dificuldade enfrentada pela equipe possui liga o com a alimenta o dos amplificadores operacionais que fazem parte do sistema de aquisi o de dados A equipe desejava achar uma solu o que n o restringisse a portabilidade do produto final Logo procuramos um modo de fazer com que a alimenta o de todo o sistema fosse provida pela pr pria porta USB Desse modo o usu rio n o precisaria ficar carregando baterias ou fontes juntamente com o oscilosc pio A solu o encontrada foi utilizar um charge pump Este componente transformava a tens o de 5V em 7V e V Com isso conseguimos fornecer a alimenta o
120. res modernos suportam JTAG quando este tem pinos suficientes Em desenvolvimento de sistemas embarcados este utilizado para tarefas de debug como single stepping and breakpointing 3 2 3 Encapsulamento O microcontrolador STM32 possui algumas op o de encapsulamento A op o escolhida para este projeto foi a LQFP 64 mostrada na Figura 6 VBAT PC13 TAMPER RTC PC14 05C32 IN 1 2 3 PC15 OSC32 OUT g4 PA12 PDO OSC IN ris PD1OSC OUT rie PA10 NRST 7 PCO Ds PC1 PC2 PC3 VSSA VDDA PB15 PAO WKUP PB14 PA1 PB13 PAZ cie PB12 ai14392 Figura 6 Encapsulamente LQFP 64 STM32F103 3 2 4 Kit de Desenvolvimento O kit de desenvolvimento utilizado neste projeto foi o STM P103 da Olimex 10 Este possui as seguinte caracter sticas 48 e CPU STM32F103RBT6 ARM 32 bit CORTEX M3 e Conector JTAG com pinagem ARM 2x10 para programa o debugging e Conector USB e Driver e conector CAN Driver e conector R 232 e Conector UEXT e Conector SD MMC e Conector para bateria de backup e Bot o de reset e LED de status e LED de alimenta o e Regulador de tens o de 3 3 V com mais de 800 mA de corrente e Oscilador de cristal de 8 Mhz e Oscilador de cristal de 32768 Hz para RTC A Figura 7 mostra uma imagem do kit de desenvolvimento Figura 7 kit de desenvolvimento STM P103 49 3 2 5 Programador Debugger ST Link V2 15 um programador da ST microeletronics de baixo custo para ser utlizado em conjun
121. rm tica seu desenvolvimento se deu visando obter o melhor desempenho poss vel com 43 a limita o de ser simples ocupar pouca rea e ter baixo consumo de energia Possuem poucas instru es para programa o S o encontrados em PDAs telefones celulares calculadoras perif ricos de computador equipamentos POS e aplica es industriais Os processadores ARM s o 90 dos processadores embarcados RISC de 32 bits Principais Caracter sticas e Arquitetura Load Store as instru es somente processarao soma subtra o etc valores que estiverem nos registradores e sempre armazenar o os resultados em algum registrador e Instru es fixas de 32 bits de largura com exce o das instru es Thumb compactas de 16 bits alinhadas em 4 bytes consecutivos da mem ria com execu o condicional com poderosas instru es de carga e armazenamento de m ltiplos registradores capacidade de executar opera es de deslocamento e na ULA com uma unica instru o executada em um ciclo de clock Formato de instru es de 3 endere os isto os dois registradores operandos e o registrador de resultado s o independentemente especificados e 15 registradores de 32 bits para uso geral e Manipula o de perif ricos de I O como dispositivos mapeados na mem ria com suporte interrup es Conjunto de instru es aberto a extens es atrav s de co processador incluindo a adi o de novos registradores e tip
122. rrendo na tela e No circulo roxo h bot es que selecionam op es dos canais como acoplamento AC ou DC al m disso o bot o Math que pode ser analisado por exemplo a FFT do sinal O circulo laranja cont m opera es com escala de tens o e a posi o vertical do sinal offset e O circulo mao cont m opera es com escala da base de tempo e a posi o horizontal do sinal offset 3 1 2 Condicionamento de Sinais A fun o do condicionamento de sinal nos oscilosc pios fazer com que a tens o na entrada torne se adequada para o ADC que possui seus limites de entrada e refer ncia no projeto de 1 o condicionamento de sinal foi feito utilizando divisores resistivos para a atenua o e amplificadores operacionais que amplificam o sinal e fazem seu deslocamento Tamb m percebemos o uso de capacitores no circuito de condicionamento de sinal em 1 a necessidade da utiliza o desses componentes utilizada para a compensa o de capacit ncias intr nsecas do circuito Em 4 s o feitos os c lculos que deduzem essa compensa o 3 1 3 Amostragem de Sinais Variantes no Tempo 3 1 3 1 Limite de Nyquist O limite de Nyquist afirma que para a reconstru o de um sinal amostrado necess rio no m nimo uma frequ ncia de amostragem duas vezes maior que a maior componente de frequencial do pr prio sinal Apesar disso em oscilosc pio s o utilizadas frequ ncias de amostragem de 41 cinco at dez vez
123. s ele passa para o pr ximo estado Os dados recebidos da comunica o s o sempre armazenados em uma palavra de dois bytes e somente tem efeito no algoritmo caso essa palavra esteja completa O modo mais comum do protocolo de comunica o de receber amostras atrav s da comunica o por m quando um comando enviado para o sistema embarcado ele somente armazena amostras no buffer do canal quando o ack do comando recebido com isso o usu rio n o recebe informa es desatualizadas no plotador O protocolo tamb m controla a escrita de pacotes na comunica o quando um usu rio seleciona por exemplo o ant aliasing uma flag 99 warnEmb situada na classe controle informa que a esta o base deve enviar um pacote informando ao microcontrolador as novas configura es requisitadas Por m esse pacote s ser enviado caso o estado atual do protocolo seja o esperandoEnvioDeComandos 5 5 3 Dificuldades encontradas Biblioteca USB em Java na esta o base A equipe havia planejado utilizar conex o USB inicialmente no projeto a biblioteca que utilizar amos como mostra no planejamento a jUSB por m a classe dispon vel no firmware do sistema embarcado HID Human Interface Device n o correspondia dessa biblioteca se quis ssemos utiliz la teriamos que desenvolver um driver para isso tornando se invi vel A equipe mudou para outra biblioteca USB a libUSB que para Java j havia um wrapper pois nativa do
124. sao Canal 1 o 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 83 Oscilosc pio projetado Vpp 103 44 mV Vrms 57 546 mV f 62 500 kHz 2 000us div 50 0MSa s Figura 84 Osciloscopio comercial Vpp 2 12 V Vrms 1 01 V f 200 kHz 119 e Frequ ncia 1Hz e Tens o Pico a Pico 20 2 V Onda senoidal A tens o pico a pico teve um erro de 2 2 a tens o rms teve um erro de 4 1 e a frequ ncia um erro de 1 4 e Frequ ncia 1 kHz e Tens o Pico a Pico 118 mV Onda senoidal A tens o pico a pico teve um erro de 3 2 a tens o rms teve um erro de 4 9 e a frequ ncia um erro de 0 8 e Frequ ncia 1 kHz e Tens o Pico a Pico 123 mV Onda Quadrada A tens o pico a pico teve um erro de 2 6 a tens o rms teve um erro de 4 1 e a frequ ncia um erro de 0 8 e Frequ ncia 100 kHz e tens o 1 07 V Onda Senoide A tens o pico a pico teve um erro de 5 9 a tens o rms teve um erro de 10 e a frequ ncia um erro de 0 5 e Frequ ncia 1 Hz e tens o 2 08 V Onda Quadrada A tens o pico a pico teve um erro de 1 6 a tens o rms teve um erro de 4 5 e a frequ ncia foi exatamente igual O erro de tens o pico a pico considerando todas as medidas foi de 3 1 o erro de tens o RMS levando em considera o todas as medidas foi de 5 6 e o erro da frequ ncia de todas as medidas feitas foi de 0 6 6 4 2 Resposta em frequ ncia do anti alising A reposta em frequ ncia do anti alising levantada a segui
125. selSeries serie XYSeries void getEscalaTenseo double setEscalaTensao escala int void getOffsel double setOfiset offset double void selectArtAliasing entAllasing boolean void get ntAliasina boolean ativo boolean ValueMarker margemTrig dou Triggeri void setCanall Canal ch int void getCanal Canal salect b boolean void setPosicao posicao double void getPosicao double IsEnable boolean getValueMarker ValueMarker b c21 T JLabel bL RMSCH JLabel bL PPCH1 JLabel bl FRQCH JLabel FrameProjeto void main arcs String void abelCursores deta String void Controle stop bool wamnEmb bool Controle fo startAli void nun void conectarUSB void z wamEmb void ativaTrigger void desativeTriggert void atualizaPosTriggor posicao double void alualizaPosTrigger sentido inf vod selectCanalIrigger ch Canal void setCanel ch Canal ativo boolean void atualizaEscaleTansao ch Canal sertido int void alualizaEscaleTempo sentdo int void ativaCursoresi void desativeCursores void ativaCursor numCursor int void atualizaPosCursores posiceo double void lo setStopi void stopPloter vcid setAntiliasing ch Canal int ativo bool void meProjeto void
126. senvolvimento 54 5 dias 22 09 11 08 00 ElHardware 50 75 dias 22 09 11 08 00 EPCI 25 375 dias 27 10 11 08 00 wv ProjetoMicrocontrola 20 25 dias 31 10 11 10 00 pedidoMicrocontrola O dias 28 11 11 13 00 wv ProjetoSAD 8 dias 27 10 11 08 00 PedidoSAD 1 dia 08 11 11 08 00 v MontagemSAD 2 75 dias 24 11 11 08 00 TesteSad 2 dias 28 11 11 15 00 wv Documentacao 0 625 dias 30 11 11 15 00 ElMicrocontrolador 4 dias 22 09 11 08 00 v Projeto do Circuito 3 dias 22 09 11 08 00 Documenta o 1 dia 27 09 11 08 00 Elsistema de Aquisic 50 75 dias 22 09 11 08 00 Projeto 16 dias 22 09 11 08 00 wv Teste 2 dias 28 11 11 15 00 Documentacao 1 dia 30 11 11 15 00 ElComunicacao 27 125 dias 24 10 11 08 00 v Estudo de Protocolos 3 5 dias 24 10 11 08 00 wv Projeto do Protocolo 8 5 dias 27 10 11 12 00 v Implementa o 9 dias 14 11 11 08 00 v Teste 2 125 dias 25 11 11 08 00 Documentacao 1 dia 29 11 11 09 00 ESoftware 48 75 dias 29 09 11 08 00 ElEsta o Base 43 5 dias 29 09 11 08 00 wv Projeto 7 5 dias 29 09 11 08 00 wv Implementa o 27 5 dias 18 10 11 08 00 v Teste 2 dias 24 11 11 12 00 Documentacao 1 dia 28 11 11 12 00 v ESistema Embarcado 20 75 dias 08 11 11 08 00 Projeto O dias 08 11 11 08 00 wv Implementa o 7 5 dias 18 11 11 12 00 v Teste 2 75 dias 30 11 11 08 00 Documenta o 2 dias 02 12 11 15 00 v ElSistema Final 11 875 dias 21 11 11 14 00 Testes do Sistema Fin 11 875 dias 21 11 11 14 00 Documenta o de Tes 11 875 dias 21 11 11 14 00 Rel torio
127. si o de amostras Pacotes do protocolo de comunica o Existem tr s tipos de pacotes especificados no protocolo pacote de comando pacote de dados e pacote de confirma o O pacote de comando enviado pela esta o base para o sistema embarcado para modificar as configura es de hardware A estrutura do pacote mostrada na Figura 15 Somente os 10 primeiros bits do playload s o utilizados O n mero do pacote alterna entre O e 1 caracter stica equivalente do protocolo bit alternante 56 PACOTE DE COMANDO 2B 2B 2B 8 SB rote PAYLOAD 2 Bytes de configura o CHECKSUM OxFFFF OxFEEE Escala de tens o Ch2 _Anti alising Configuracao Escala de tempo o je alo alo Escala de tens o Ch1 Num do pacote CHECKSUM ON OFF Ch1 e Ch2 Figura 15 Pacote de Comando O pacote de dados consiste em um frame de amostras de um ou dois canais dependendo da configura o atual Este pacote enviado do sistema embarcado para a esta o base toda vez que esta faz um requerimento de dados A Figura 16 mostra a estrutura do pacote de dados Ap s o StartByte SB enviado o frame de amostras Cada amostra cont m a informa o de qual canal pertence sendo Ox1 canal 1 ou 0x2 canal 2 em seguida possui 12bits com o valor digital da tens o obtido pelo ADC putet DE DADOS 2B num de amostras 2B PAYLOAD FRAME DE AMOSTRAS AMOSTRA DADO 12 bits Canal da amostra
128. sjdiv E a J 2 Cursores On Cursor 1 Cursor2 Cursor 3 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 D 1 2 3 4 5 8 Tempo Tempo Figura 106 Oscilosc pio projetado Vpp 2 047 V Vrms 0 976 V f 1 Hz Agilent Delay 00000s CH1 500mV div 200 Oms div 500S a s Figura 107 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 1 Hz e Frequ ncia 1 kHz e tens o 2 08 V 140 Oscilosc pio iciar C USB Conectada Iniciar Conex o USB Conectada Stop Trigger o on 2 Posi o div Canal 1 Ti M BG o On Anti Aliasing Tens o RMS 0 978 V m uidi Escala 1 V div E E zx Tens o Pico Pico t O o Liigger J Offset EZ Dora T Frequ ncia j Posi o div 0 00 992 056 Hz 1 aca aaa ERE bersenam ne Base de Tempo Tempo 0 5 ms div E 2 Cursores On Cursor1 Cursor2 Cursor2 Cursorl 3 i Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 8 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 108 Oscilosc pio projetado Vpp 2 134 V Vrms 0 978 V f 992 056 Hz Agilent CH1 500m div 200 Oms div 500S a s Figura 109 Oscilosc pio comercial Vpp 2 08 V Vrms 1 02 V f 1 KHz e Frequ ncia 10 kHz e tens o 2 08 V 141 5 Oscilosc pio E jm Iniciar Conex o stop 3 Trigger o On fle 2 Posi o div Canal 1 1 o On Ant
129. stras em tempo real n o ocorrer realmente em tempo real O modo de desenho um do plotador explicado na se o 5 4 1 n o pode ser efetivamente realizado As amostras s o atualizadas na tela em pequenos frames portanto o usu rio n o observa a forma o da onda amostra por amostra al m disso o algoritmo implementado segue a seguinte rotina Caso o plotador estiver livre e h novas amostras no buffer de dados recebidos plote essas novas amostras O principal motivo de o problema existir que apesar do software da esta o base possuir uma thread Controle em que uma das responsabilidades a de liberar o plotador para que desenhe as amostras que chegam atrav s da 104 comunica o pode ocorrer que o pr prio sistema operacional necessite do processador para alguma opera o al m disso o pr prio sistema da esta o base possui ao todo quatro threads que torna o aplicativo um tanto quanto pesado 105 6 Resultados 6 1 INTERFACE GR FICA DO OSCILOSC PIO A Figura 62 corresponde a interface gr fica funcionando corretamente com um canal No exemplo j a conex o j est estabelecida e capturando um sinal senoidal a escala est em 4 Volts divis o obtendo assim uma tens o RMS de 6 48 Volts tens o pico pico com 18 49 Volts e uma frequ ncia de 9 97 kHz Oscilosc pio gt dE jm Iniciar Conex o USB Conectada Stop 3 Trigger o On Posi o div
130. tAmostrasProntas boolean getWarnUser int setWVarnUser warnUser int cid liberabutferAmostragem boolean setReqUsuarioConexao void getAmostrasCH1 int getAmastrasCH2 int getTamAmostrasCH int getTamAmostrasCH2 int zeraContadoresAmostragem void municacao void Comunicacao conectado boolean statusLeitura boolean portList Enumeration portid CommPortidentifier serialPort SerialPort outputStream OutputStream inputStream InputStream data irt Comunicacao void run void read int write b bytes void liberaLeitura vcid cetstatusLeitura void seiStatusConexao statusConexao boolean void iniciaConexao boolean reiniciaVariaveis void getstatusConexao boolean cetSeria Porti SerialPort Cursor plot XYPlot collection XYSoriasColloction seriesCH1 XY Series scrioAtuaCH1 int tigPloiCH1 boolean dataCH1 int posTempoCH1 double tamAmostrasCH int statusPlotar boolean marker ValueMarker olacionado bool etivo boolean Cursort void Seleci ativo boolean void cetPosicao double getDados ch1 Canal double isEneble boolean setPosicao pos double void celMarker VaueMarker Pletter controle Controle void run void atualizaPlotterinumCanal int series clearSer
131. terar escala de tempo do canal 1 sdDS AlterarEscalaTens oCH1 J 2 fp FrameProjeto ch1 Canal plotter Plotter protCom ProtocoloComunicacao Usuario c Sistema Embarcado tester JanelaPrincipal 2 JanelaPrincipal IN pressBtnAlterarEscalaTensao h 2 1 1 atualizaEscalaTensao gt 2 1 1 1 se EscalaTensao p 2 1 1 2 warnEmb 2 1 1 3 clearSeriesBuffers gt T 2 1 1 4 AtualizaLabel 3 run void B 1 montaPacote byteb gt 4 run void q 4 1 write b bytes void gt 4 1 1 enviaPacote gt T Figura 25 Diagrama de sequ ncia para alterar escala de tes o do canal 1 sd DS ApresentaDadosCursores J fp FrameProjeto 1 1 7 atualizaLabelCursores void c Controle 1 run void 4 atualizaL abelCursores void Le 1 1 1 getDados double E gt gt SED c1 Cursor c2 Cursor Converter L 1 1 2 getDados doubld gt 1 1 3 getPosicao double gt 1 1 4 getPosicao double 1 1 5 convertdUnidadeTensao 1 1 6 converteUnidadeTempo 3 po i D gt Figura 26 Diagrama de sequ ncia para mostrar dados dos cursores sdDS Apresent
132. tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Falha de comunica o entre a equipe N Identifica o 05 Descri o do risco Devido equipe n o poder se encontrar diariamente a comunica o ter que ser feita basicamente atrav s de e mails E pela comunica o ser feita dessa forma pode ocorrer falha na interpreta o de informa es ocasionando desentendimento na equipe 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O5 alto O 4 m dia alto O 3 m dio O2 m dio baixo O 1 baixo Explique Se houver falha na comunica o entre a equipe o cronograma pode ser afetado fazendo com que os membros da gastem mais tempo que 8 horas por dia para entregar o projeto no prazo Probabilidade O 5 alta O4 m dia alta O3 m dia O2 m dia baixa O 1 baixa Explique Os membros da equipe n o se encontram pessoalmente todo dia Portanto a probabilidade de utilizarmos outros recursos para a comunica o alta 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir A equipe far reuni es semanais mais de uma caso necess rio em que tudo deve ser esclarecido entre os membros Cada membro far um relat rio semanal sobre o que fez e como fez isso facilita os relat rios quinzenais para os clientes e tamb m ajuda no entendimento da resolu o do problema para os outros integrantes da equipe
133. to Deliverable 28 09 Testes com o circuito de aquisi o de dados circuito de entrada com Tiago Rafael Volkmann Coelho amplificador program vel em protoboard Projeto do circuito esquem tico do microcontrolador 19 10 Projeto de software da estac o Henrique Reinaldo Sarmento base Casos de uso e diagramas de classe Projeto da placa de circuito impresso do microcontrolador e sistema de aquisi o de dados 9 11 Hardware do prot tipo pronto Henrique Reinaldo Sarmento com a PCI e tudo soldado nela Demonstrac o da aquisic o de sinais pelo debugger Projeto do protocolo de comunica o 23 11 Comunica o entre microcontrolador e esta o base funcionando com o protocolo de Geovane Vinicius Ferreira comunica o Projeto do software do sistema embarcado Software da esta o base e do microcontrolador funcionando Demonstra o do funcionamento Tabela 9 Deliverables e auxiliar de gerente 37 38 3 FUNDAMENTA O TE RICA 3 1 OSCILOSC PIO Display Processing vertical System Analog to Digital Convertor Attenuator Horizontal System ip Sample SE n Clock Time Base Figura 3 Diagrama de blocos oscilosc pio Neste t pico faremos uma breve revis o das caracter sticas pertinentes ao oscilosc pio digital no diagrama da Figura 3 temos um diagrama de blocos exemplificando o sistema de um oscilosc pio O sistema vertical
134. to com seus microprocessadores Este programador da suporte a microcontroladores da familia ARM 32 e ARM 8 da ST A conex o com o computador feito atrav s de uma porta USB e como microcontrolador pela interface JTAG A figura 8 mostra uma foto do programador Figura 8 ST LINK V2 da STMicroeletronics 3 3 SISTEMA DE COMUNICA O 3 3 1 STM32F103 Firmware O kit de desenvolvimento STM32 USB FS Device um firmware completo disponibilizado pela STMicroeletronics para utlizar a inteface USB em full speed 12Mbps Este traz exemplos de implementa o de todos os tipo de transfer ncias de dados com USB control interrupt bulk and isochronous Estes exemplos s o 50 e STM32 USB FS Device library All processes related to default endpoint and standard requests Device firmware upgrade DFU demo Control transfer Joystick mouse demo Interrupt transfer e Custom HID demo Interrupt transfer e Mass storage demo Bulk transfer e Virtual COM port Interrupt and bulk transfer USB voice speaker demo USB speaker Isochronous transfer e USB audio streaming demo Isochronous transfer Para implementa o neste projeto foi utilizado como base o exemplo de Virtual COM port 3 3 2 Esta o Base API javax comm A API javax comm oferece uma forma de comunica o serial com a porta Virtual Com em ambiente de programa o Java atrav s dessa API podemos 10 e Acessar as portas COM definidas pelo administrador
135. u ncia Posi o div 9 978 kHz i Base de Tempo Temp 50 us div Cursores On Cursor Cursor2 Cursorl ensao Canal 1 Ten nal 1 Tensao Canal 1 o 1 P 3 4 5 6 Taman Tempo Figura 88 Oscilosc pio projetado Vpp 18 493 V Vrms 6 484 V f 9 978 kHz Agilent Delay O00000s CH1 5 00 div 20 00us div 5 00MSa s Figura 89 Oscilosc pio comercial Vpp 20 4 V Vrms 6 99 V f 10 kHz 131 e Frequ ncia 1 kHz e tens o 15 2 V la Oscilosc pio cjl x Iniciar Conex o Stop 3 Trigger o On 2 Posi o div Canal 1 On Anti Aliasing Tens o RMS E ac4 V 5 364 V Escala 4 Vidiv t Lo Tens o Pico Pico E O Trigger Offset T RE Frequ ncia n Posi o div 992 056 Hz A Base de Tempo Tempo 0 5 msjdiv ES Cursores On Cursori Cursor2 Cursor 3 i Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 Tensao Canal 1 8 1 2 3 4 5 6 Tempo Tempo Figura 90 Oscilosc pio projetado Vpp 15 252 V Vrms 5 364 V f 992 056 Hz Agilent Delay O00000s CH1 2 00 div 200 Ous div BOOKS a s Figura 91 Oscilosc pio comercial Vpp 15 2 V Vrms 5 25 V f 1kHz 132 e Frequ ncia 1 01 Hz e tens o 15 4V Fr Oscilosc pio o Te m LISB Conectada Iniciar Conex o USB Conectada Run Triager o On 2 z x Posi o div Canal 1 11 On Anti Aliasing Tens o RMS
136. uma interface USB 2 0 Full Speed Um ADC interno que satisfizesse os requisitos era desej vel por m n o necess rio visto que esse componente poderia ser comprado separadamente Os microcontroladores pesquisados deveriam atender a requisitos de velocidade pre o e tamb m possuir uma interface USB 2 0 Full Speed Um ADC interno que satisfizesse os requisitos era desej vel por m n o necess rio visto que esse componente poderia ser comprado separadamente Optou se por microcontroladores que possu am uma vers o da placa de desenvolvimento o principal motivo disso o al vio do risco de haver problemas com a PCI desenvolvida pela equipe Segue a tabela com os componentes que atendem os requisitos do projeto STM32F103 PIC32MX3 C8051T32 Velocidade 72MHz 90DMIPS 80MHz 80MIPS 48MHz 48MIPS de Processamento N mero de ADC s Taxa de amostragem 1 MSPS 1MSPS 500KSPS 26 USB 2 0 Full Speed 2 0 OTG USB full speed full speed 2 0 Debug JTAG JTAG JTAG Pre o do uC R 32 00 R 25 78 R 20 00 Pre o da Placa de R 102 00 R 82 03 R 347 00 desenvolvimento no Brasil uC no Brasil Placa des Disponibilidade N o N o Tabela 2 Componentes que atendem os requisitos do projeto Importante enfatizar que o kit de desenvolvimento do PIC32 n o possui pinos I O portanto necess rio comprar uma placa expansiva de 72 00 Al m destes microcontroladores foram verificadas outras empresas como Texas Instruments Natio
137. ura de banda que a proposta neste projeto 15 2 5 PLANEJAMENTO DE RISCOS Projeto Oscilosc pio digital did tico de baixo custo 1 Etapa Identifica o do Risco Denomina o do risco Escolha de tecnologia inadequada para atender N Identifica o os requisitos do cliente n Descri o do risco Caso ocorra a escolha de tecnologia inadequada para o projeto haver necessidade da compra de outra tecnologia e portanto perca de tempo devido encomenda e estudo Se as tecnologias forem dependentes entre si a escolha errada de uma delas pode afetar as outras 2 Etapa Avalia o do Risco Impacto O 5 alto O4 m dia alto O3 medio O2 m dio baixo O 1 baixo Explique Devido ao tempo escasso do projeto a equipe pode ficar sem tempo para refazer todo o trabalho j feito com a tecnologia errada Probabilidade O5 alta O4 m dia alta O 3 m dia O2 m dia baixa O1 baixa Explique Projetos como de Oficinas de Integra o II deram alguma experi ncia para os integrantes da equipe na escolha de tecnologias por m devido a complexidade deste projeto a probabilidade do risco de escolha de uma tecnologia errada passa de m dia baixa para m dia 3 Etapa Desenvolvimento da Resposta ao Risco A es Respons veis e Datas de Conclus o Estrat gias e A es para eliminar ou reduzir este risco minimizar impacto e ou probabilidade Prevenir equipe realizar um estudo extensivo das op es tecnol
138. write b bytes void gt 4 1 1 enviaPacote gt Figura 38 Diagrama de sequ ncia para desativar o Anti Aliasing do canali 74 4 6 PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO Para o desenvolvimento das placas de circuito impresso PCI foi utilizado o software Altium 9 Segue os layout das PCls 4 6 1 Placa do Circuito de Condicionamento de Sinal Foi necess rio a confecc o de uma placa dupla face devido ao grande numero de liga es e componentes As trilhas foram feitas com a espessura de 14 mil metros e al m disso foram tomados cuidados como n o deixar trilhas muito perto uma das outras nem trilhas muito perto dos furos dos componentes e tamb m fazer trilhas com o menor comprimento poss vel Todos esses cuidados foram tomados com o objetivo de se diminuir o risco de curtos ou trilhas quebradas no estagio de fabrica o Abaixo segue as figuras da face superior e inferior consecutivamente 75 e o lies DERE E di RIS ig Welle at a po oj o Figura 39 Face superior da PCI do SAD DO0000000000000000000000000000 0 0 76 essseseu stesensem rsen B o x iJ e o e o or o o o jo to o o o o o B i o o o o o o o n Figura 40 Face inferior da PCI do SAD 4 6 2 Placa do Circuito de Condicionamento de Sinal com Microcontrolador Integrado Nesta placa foram utilizados componentes DIP e componentes SMD Para esta placa
139. zando vari veis do numTimeOut 0 numNACK 0 numMaxNACKs 10 numMaxTimeOut 5 Se numTimeOut numTimeOutMax Fecha conex o e avisa o u j Se timer estourar Timeo Se numTimeOut lt numTimeOutMax Retransmintindo mensagens TimeOut Retransmite mensage Retransmite mensagem Retransmintindo mensagens NACK esa adia NACK OO n MAA IS AIN Se usu rio iniciar conex o Envia comando de configuracao inicial Se existir comando Envia comando para o uC Se receber amostra Armazena no buffer Se receber resposta Verifica pacote Esperando Evento Se for ACK Espera envio de novo Comando Se numNACK lt numMaxAcks Se numNACK numMaxAcks Fecha conex o e avisa o usu rio Figura 18 Protocolo de comunica o esta o base 4 3 1 2 Sistema Embarcado 59 stm M quina de estados uC J Se pacote estiver incorre to Envia NACK Figura 19 Protocolo de comunica o sistema embarcado 4 4 SISTEMA EMBARCADO Nesta sess o ser apresentado o projeto do software embarcado do oscilosc pio digital USB O projeto consiste dois diagramas de estados e suas respectivas descri es 4 4 1 Diagrama de M quina de Estados Os diagramas a seguir mostra a m quina de estados do software do sistema embarcado 60 stm Statemachine Diagram e Init USB Verificando buffer de entr

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