Relatório de Aula Prática - Sistemas Embarcados

O Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados é uma atividade acadêmica desenvolvida para estudantes da Anhanguera e Unopar, especialmente no curso de Ciência da Computação e em áreas relacionadas à Tecnologia da Informação. A prática utiliza o microcontrolador ESP32, a plataforma de simulação Wokwi e recursos do sistema operacional de tempo real FreeRTOS.

A atividade é dividida em dois roteiros. No primeiro, o estudante trabalha com tasks, botão, LED, diferentes frequências de funcionamento e PWM. No segundo, são utilizados recursos de Wi-Fi, servidor NTP e display LCD para desenvolver uma aplicação capaz de obter e apresentar data e horário.

Além de executar as simulações, o aluno precisa organizar códigos, prints e explicações dos resultados para compor o relatório de aula prática ou portfólio solicitado pela disciplina.

O que é o Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados?

A disciplina de Sistemas Embarcados aborda a utilização de sistemas computacionais desenvolvidos para desempenhar funções específicas em equipamentos e dispositivos eletrônicos.

Na aula prática, esses conceitos são aplicados por meio do ESP32, um microcontrolador bastante utilizado em aplicações de automação e Internet das Coisas (IoT).

A plataforma Wokwi permite montar e testar virtualmente o circuito, executar os códigos e observar o comportamento dos componentes sem a necessidade inicial de utilizar o hardware físico.

O roteiro também introduz o FreeRTOS, permitindo compreender como diferentes tarefas podem ser organizadas e executadas dentro de um sistema embarcado.

Ver Aula Prática de Sistemas Embarcados

Primeiro roteiro: ESP32, FreeRTOS e tasks

A primeira parte do Relatório de Aula Prática de Sistemas Embarcados trabalha principalmente com a criação e utilização de tasks no FreeRTOS.

Uma task pode ser entendida como uma tarefa executada pelo sistema operacional. Em um sistema embarcado, diferentes tasks podem ser utilizadas para controlar funções distintas sem que toda a aplicação dependa de uma única sequência de comandos.

No roteiro proposto, o estudante utiliza o ESP32 em conjunto com um push-button e um LED, desenvolvendo diferentes comportamentos por meio da programação.

Essa etapa permite compreender na prática como o FreeRTOS organiza tarefas e como o microcontrolador responde aos sinais provenientes das entradas e saídas digitais.

Controle do LED em 1 Hz e 2 Hz

Um dos procedimentos da aula prática solicita o controle da frequência de funcionamento do LED.

A programação deve permitir que o comportamento seja alterado de acordo com o estado do botão, fazendo o LED operar em frequências diferentes, como 1 Hz e 2 Hz.

Durante a simulação no Wokwi, é importante observar se a alteração ocorre corretamente e registrar evidências que demonstrem os dois comportamentos.

Esses registros podem posteriormente ser utilizados no relatório ou portfólio de Sistemas Embarcados, acompanhados de uma explicação sobre o funcionamento do código desenvolvido.

Alteração dos estados do LED

Outro procedimento trabalha com a mudança de estado do LED por meio do botão.

Nesse caso, a programação precisa identificar cada acionamento do botão e alterar o comportamento do sistema conforme a lógica definida no roteiro.

Esse tipo de exercício ajuda a compreender conceitos relacionados ao controle de estados, leitura de entradas digitais e gerenciamento das tarefas executadas pelo ESP32.

No relatório, o estudante deve apresentar o código utilizado e demonstrar por meio das evidências da simulação que os estados programados foram executados corretamente.

PWM no ESP32 e controle da intensidade do LED

O PWM (Pulse Width Modulation), ou modulação por largura de pulso, também faz parte do Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados.

Essa técnica permite controlar a potência média fornecida a um componente eletrônico por meio da variação do ciclo de trabalho do sinal.

No caso do LED, o PWM possibilita controlar sua intensidade de brilho.

O roteiro trabalha com diferentes níveis de intensidade, incluindo valores entre 0% e 100%, permitindo que o estudante observe como as alterações realizadas na programação influenciam diretamente o comportamento do componente na simulação.

Essa etapa deve ser demonstrada no relatório por meio do código e dos registros obtidos durante a execução no Wokwi.

Segundo roteiro: comunicação Wi-Fi com ESP32

O segundo roteiro da Aula Prática de Sistemas Embarcados amplia a aplicação ao utilizar a capacidade de comunicação Wi-Fi do ESP32.

Essa característica torna o microcontrolador adequado para projetos de Internet das Coisas (IoT), nos quais dispositivos podem acessar redes e trocar informações com serviços externos.

Na atividade, o ESP32 precisa estabelecer uma conexão Wi-Fi para obter informações de data e horário.

A simulação permite compreender como um sistema embarcado pode deixar de funcionar apenas de forma local e passar a utilizar dados provenientes de uma rede.

Servidor NTP e obtenção de data e hora

Após estabelecer a conexão Wi-Fi, a aplicação utiliza um servidor NTP (Network Time Protocol).

O NTP é utilizado para sincronização de data e horário por meio de uma rede.

Na aula prática, o ESP32 consulta esse serviço e utiliza as informações recebidas para apresentar a data e o horário atualizados.

Essa parte do roteiro permite trabalhar simultaneamente conceitos de programação, comunicação em rede e processamento das informações recebidas pelo microcontrolador.

Exibição das informações em display LCD

As informações obtidas pelo ESP32 precisam ser apresentadas ao usuário por meio de um display LCD.

A aplicação deve organizar corretamente a data, o horário e as demais informações previstas no roteiro, além de realizar atualizações periódicas dos dados exibidos.

Na elaboração do Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados, é importante registrar uma imagem da simulação demonstrando o LCD funcionando e explicar como ocorre a comunicação entre:

ESP32;
rede Wi-Fi;
servidor NTP;
programa desenvolvido;
display LCD.

Essa explicação ajuda a demonstrar que o estudante compreendeu não apenas o resultado final, mas também o funcionamento do sistema.

O que deve conter o Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados?

O relatório deve organizar as etapas realizadas durante as simulações e apresentar evidências suficientes para demonstrar o funcionamento das soluções desenvolvidas.

Entre os elementos importantes estão:

códigos utilizados nas atividades;
algoritmos devidamente organizados e comentados;
prints das simulações realizadas no Wokwi;
identificação dos componentes utilizados;
funcionamento das tasks no FreeRTOS;
controle do LED;
demonstração das frequências de 1 Hz e 2 Hz;
utilização do PWM;
diferentes níveis de intensidade do LED;
conexão Wi-Fi do ESP32;
comunicação com servidor NTP;
apresentação da data e hora no display LCD;
explicação dos resultados obtidos;
conclusão sobre a realização da prática.

As evidências devem corresponder às etapas realmente desenvolvidas na plataforma de simulação.

Como organizar os prints e o portfólio de Sistemas Embarcados?

Uma boa organização facilita a compreensão do relatório de aula prática.

O ideal é registrar os prints ao longo da execução dos procedimentos, evitando deixar todas as evidências para o final.

No primeiro roteiro, podem ser registradas imagens demonstrando o circuito montado, o funcionamento do botão, as diferentes frequências do LED e os níveis de intensidade controlados pelo PWM.

No segundo roteiro, é importante apresentar o ESP32 conectado à aplicação e o display LCD exibindo corretamente as informações obtidas pelo servidor NTP.

Cada figura deve ser acompanhada de uma breve explicação sobre o procedimento realizado e o resultado observado.

Dessa maneira, o portfólio ou relatório final não apresenta apenas imagens isoladas, mas demonstra o desenvolvimento da atividade e a interpretação dos resultados.

Sistemas Embarcados em Ciência da Computação e áreas de Engenharia

Os conhecimentos trabalhados nessa atividade estão diretamente relacionados à Ciência da Computação e à área de Tecnologia da Informação, especialmente quando o objetivo é compreender programação aplicada a dispositivos físicos.

Conceitos como microcontroladores, sistemas operacionais de tempo real, comunicação entre dispositivos, sensores, atuadores e IoT também aparecem em diferentes áreas de Engenharia, principalmente em aplicações envolvendo automação, eletrônica e computação.

Por isso, compreender o funcionamento do ESP32, do FreeRTOS e da comunicação em rede contribui para o desenvolvimento de competências utilizadas em diferentes projetos de sistemas embarcados.

Material do Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados

O EAD Colaborar disponibiliza uma página específica para o Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados, reunindo informações da atividade envolvendo ESP32, FreeRTOS, Wokwi, tasks, PWM, Wi-Fi, servidor NTP e display LCD.

Para quem está desenvolvendo o relatório da disciplina da Anhanguera ou Unopar, a página do produto permite conferir as informações referentes ao material disponível.

Conclusão

O Relatório de Aula Prática – Sistemas Embarcados reúne atividades que permitem aplicar conceitos de programação e sistemas embarcados utilizando ESP32, FreeRTOS e Wokwi.

No primeiro roteiro, o estudante trabalha com tasks, entradas e saídas digitais, controle de frequência e PWM. No segundo, a atividade utiliza Wi-Fi, servidor NTP e display LCD para desenvolver uma aplicação conectada.

A realização organizada das simulações, acompanhada dos códigos e dos prints correspondentes, facilita a elaboração do relatório ou portfólio acadêmico e permite demonstrar os resultados obtidos durante a aula prática.