A NOVA PROPOSTA PARA O SISTEMA

Como apresentado nos itens anteriores o projeto SiAE passou por duas fases que antecederam a atual e por este motivo apresentamos as arquiteturas das fases anteriores. Estas arquiteturas somaram grandes contribuições para o projeto e propiciaram o desenvolvimento da arquitetura atual que se utilizou dos principais conceitos desenvolvidos e aplicados anteriormente. Adicionando-se conceitos em hardware reconfigurável (veja capítulo 4), ambiente de simulação desenvolvido utilizando-se conceitos de instrumentação virtual (veja capítulo 5), e o projeto do sistema de controle de movimentação do veículo de testes real (veja capítulo 6).

Para desenvolver a arquitetura que atendesse os requisitos do projeto SiAE de baixo custo, desempenho e flexibilidade pensou-se na possibilidade de alteração na arquitetura proposta por (Bellardi T., 2005). Entretanto, foi visto que essa arquitetura possuía limitações para a implementação de um sistema de simulação e validação do controle de movimentação e a necessidade de tornar o sistema com um formato mais comercial tornou-se também um alvo a ser alcançado.

Dessa forma surgiu a necessidade de se projetar uma nova arquitetura aproveitando-se muito do que já se havia desenvolvido, acrescentando novas possibilidades e recursos visando romper novas fronteiras até o momento não superadas pelo projeto SiAE.

3.2.1. Conceitos envolvidos na Nova Proposta

Ao se pensar numa nova proposta para a arquitetura, partimos das definições do projeto SiAE para só então analisar os principais pontos onde o desenvolvimento de uma proposta contribuiria de forma consistente para o projeto SiAE servindo como base para os sistemas de navegação, apoio ao motorista, etc.

A proposta desenvolvida na fase atual desse trabalho objetivou a aplicação dos conceitos das arquiteturas anteriores em Hardware reconfigurável, o que trouxe ao projeto uma nova conceituação abrindo grande espaço para o desenvolvimento de sistemas de alto nível para o controle da trajetória, controle de navegação, caracterizando assim uma verticalização do projeto dentro dos conceitos da automação

sistemas veículares robotizados.

Busca-se com a arquitetura proposta alcançar o objetivo inicial do projeto SiAE e possibilitando ao veículo executar o estacionamento automático em uma vaga paralela a sua direita e podendo automatizar outras tarefas (Correia A., et al., 2007a).

Sendo assim, os principais conceitos desenvolvidos nesta fase foram concentrados em três frentes:

a) o desenvolvimento do controlador de movimentação em um microprocessador embarcado em lógica reconfigurável FPGA;

b) o desenvolvimento de um ambiente de simulação e validação do controlador;

c) o projeto e desenvolvimento das placas de interface de sinais e potência.

3.2.2. A arquitetura do Novo Sistema

A arquitetura do sistema de forma macro foi definida como pode ser visto na figura 3.4 e figura 3.5. Basicamente, o sistema é formado por três módulos: interface com o operador, controle da movimentação e simulação ou veículo de testes.

Figura 3.4 – Arquitetura macro do sistema implementado

O primeiro subsistema foi definido para a interface com o operador, contando com um display de sete segmentos (na FPGA) o qual possibilita o operador verificar os comandos e o status das variáveis. Os led’s da FPGA também são utilizados para apresentar a condição das variáveis ao operador do sistema (Correia A., et al., 2007a).

O segundo subsistema é o controlador de movimentação onde fica todo o processamento e o controle de todos os subsistemas. Este foi implementado por meio de um core da Xilinx em um microprocessador e embarcado em uma FPGA modelo Spartan-3 (no capítulo 4 é detalhado o projeto do microprocessador embarcado) (Correia A., et al., 2007a).

O terceiro e último subsistema é formado pelo ambiente de simulação que reproduz de forma aproximada (usando intrumentação virtual, c om LabVIEW) a resposta cinemática das variáveis que são importantes para o controle de movimentação do veículo. O sistema, uma vez testado no ambiente de simulação, pode ser ligado no veículo de teste por meio de placas de interface para o acionamento dos atuadores e a leitura dos transdutores instalados no veículo (ver figura 3.5).

Figura 3.5 – Arquitetura do sistema implementado, no carro de testes

Esta nova arquitetura proposta nesse trabalho possui mudanças fundamentais para a evolução do sistema e do projeto. Uma das contribuições que podem ser destacadas é não utilização de qualquer computador ou processador ligado ao sistema para realização de um pré-processamento. Desta forma o controle fica totalmente inserido em uma FPGA que por sua vez gerência os sinais de comando do operador, lê os sinais dos transdutores e executa as ações necessárias (Correia A., et al., 2007b).

A segunda mudança é a criação de um ambiente de simulação que pode ser utilizado para testar e validar o sistema de antes de se testar no veículo real, diminuindo os riscos de acidentes e o dano do equipamento bem como do ambiente a sua volta. Em (Dario Giove, 2004) foi aplicada uma metodologia próxima da aplicada nesse trabalho, mas em menores proporções para o controle de acelerador, utilizado um sistema de

3.3. CONCLUSÕES DO CAPÍTULO

Neste capítulo foi estudada a arquitetura do sistema proposto para o projeto SiAE nas fases um e dois e a extensão da arquitetura proposta nesse trabalho.

A arquitetura proposta na primeira fase definiu parâmetros com o estudo dos modelos de aceleração, aerodinâmicos e frenagem do feículo de testes. Nessa fase foram projetados e implementados os controles de aceleração, freio, direção, câmbio e embreagem embarcados em um microcontrolador o qual recebia comandos via porta serial de um notebook. As principais contribuições dessa etapa foram: projeto e montagem dos atuadores, modelamento da aceleração e frenagem do veículo de testes.

Na segunda etapa dividiu-se o sistema em módulos os quais receberam atribuições específicas de controle dos atuadores correspondentes. A proposta da arquitetura foi projetada se pensando em quatro módulos: interface com o usuário, mapeamento, geração e controle de trajetória e movimentação. A principal contribuição dessa etapa concentrou-se no desenvolvimento e organização do sistema em uma arquitetura distribuída e flexível com a definição e dissociação do sistema em módulos com funções bem definidas.

A etapa atual do projeto SiAE objetivou em termos da arquitetura propor a extensão da arquitetura aplicando-se os conceitos de de hardware reconfigurável e a aplicação de instrumentação virtual para a elaboração do ambiente de simulação da movimentação do veículo. Na nova arquitetura proposta o sistema do controle de movimentação é programado em um microprocessador embarcado em lógica reconfigurável o que aumenta ainda mais a flexibilidade do sistema, pois além da flexibilidade dos módulos em software pode-se efetivar mudanças no hardware.