Sistema Embarcado Linux aplicado em Jogo Interativo
Renan P. Figueiredo1, Douglas L. Dias1, Pedro H. M. Araujo1, Sandro C. S. Jucá11Departamento de Telemática – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE) CEP 61939-140 – Maracanaú – CE – Brasil
{renanpdef,dldouglaslopes,hericsonaraujo2013,sandro.juca}@gmail.com
Abstract. This paper describes the development of an educational game through
an embedded Linux system, Raspberry Pi, aided by C language for system construction. This system works in rounds five randomly selected phrases from a database. These phrases are issued by the sound output of the Raspberry Pi through files in mp3. The answer to the user can be performed in three ways: through a circuit developed for the game itself, by a web page or by a switch keypad.
Resumo. Este artigo descreve o desenvolvimento de um jogo educativo através
de um sistema embarcado Linux, utilizando Raspberry Pi, auxiliado pela linguagem C para a programação do sistema embarcado que funciona em rodadas de cinco frases selecionadas aleatoriamente de um banco de dados local. Essas frases são emitidas pela saída sonora do Raspberry Pi através de arquivos em mp3. A resposta do usuário pode ser realizada de três formas: por meio do acionamento de um dos botões físicos, conectados por um circuito desenvolvido para o próprio jogo, por uma página web ou pelo teclado de um computador.
1. Introdução
Através do surgimento do construtivismo [Tarouco 2004], que enfatiza a participação e experimentação do sujeito na construção de seu próprio conhecimento através de suas interações, os computadores começaram a ser usados no contexto educativo. Com os inúmeros jogos educacionais e demais softwares disponíveis para esse processo, se ganham novas possibilidades na educação, bem como o desenvolvimento de novas competências cognitivas, restruturando o modo de relacionamento entre aluno professor, pois o processo de desenvolvimento atende aos vários interesses individuais e coletivos.
O computador pode ser uma ferramenta muito importante na mediação do processo da construção do conhecimento, capaz de favorecer a reflexão do aluno, viabilizando a sua interação ativa com determinado conteúdo de uma ou mais disciplinas [Grübel 2006]. Em conjunto com o jogo será usado de forma lúdica e prazerosa, para explorar um determinado ramo de conhecimento, além de trabalhar com algumas habilidades como destreza, associação de idéias e raciocínio lógico e indutivo, entre outras [Moratori 2003].
de afirmações reproduzidas por uma voz sintetizada onde o jogador, ao escutar a frase, escolhe se a mesma é verdadeira ou falsa.
2. Sistema de Jogo Educacional
O sistema do jogo educativo foi elaborado para que possa interagir com o usuário de três formas: através de um circuito com três botões e uma chave desenvolvido para o jogo e acoplado ao RPI, por meio de um teclado de computador fazendo uso de teclas específicas, e através de uma página web.
Nos tópicos abaixo serão descritos a lógica utilizada para o desenvolvimento do jogo, bem como o funcionamento do sistema com as alternativas de interação com o usuário.
2.1 Software do jogo
Para a elaboração do jogo, utilizou-se uma linguagem de programação comum em ambiente de sistemas embarcados, a linguagem C, fazendo o uso da biblioteca wiringPi que permite o acesso à interface GPIO (General Purpose Input/Output) do Raspberry Pi. Essa biblioteca inclui um utilitário de linha de comando que pode ser usado para programar e configurar os pinos de entrada e saída do microcomputador que serão necessários para a comunicação do RPI com o circuito desenvolvido para o jogo [Wiring Pi 2015]. No diagrama abaixo (Figura 1) pode-se observar o funcionamento do software utilizado para o desenvolvimento do jogo.
Figura 1. Diagrama do funcionamento do sistema.
história, matemática, informática, português, geografia, entre outras. Após a reprodução da frase, o programa aguarda a resposta do usuário, que pode ser verdadeiro, falso ou repetir. No caso da resposta ser verdadeiro ou falso, o programa confere a resposta com um gabarito existente na sua memória e informa ao usuário se a resposta está correta ou errada. Se a resposta for repetir, o sistema simplesmente reproduz a afirmação novamente. Após cinco afirmações reproduzidas o sistema finaliza o jogo informando ao usuário o resultado final, a quantidades de respostas corretas.
2.2 Circuito metareciclado desenvolvido para o jogo
A metareciclagem consiste na desconstrução de materiais tecnológicos para a reconstrução da tecnologia. Os princípios da metareciclagem têm por base o reuso do hardware, a aplicação de softwares livres, o uso de licenças abertas e a ação em rede, buscando a formação de uma ideia sobre a reapropriação de tecnologia objetivando a transformação social. Tal conceito abrange uma gama diversificada de possíveis formas de ações como: captação de computadores usados, operacionalização de laboratórios de Metareciclagem, o uso de softwares livres, e a criação de ambientes de circulação da informação através da internet, passando por todo tipo de experimentação e apoio estratégico e operacional a projetos socialmente engajados [Guimarães e Maurer 2011].
Na Figura 2 pode ser observado o esquema do circuito desenvolvido exclusivamente para o jogo. Nele faz presente três botões e uma chave. Cada botão representa uma resposta do usuário ao jogo e a chave é utilizada para inicializar o jogo. Na construção do circuito foi utilizado somente materiais que estavam disponíveis, sendo utilizados os princípios da metareciclagem visando minimizar os custos. O botão utilizado para repetir a afirmação foi substituído por um tipo de chave que realiza a mesma função.
Figura 2. Esquema do circuito Jogo educacional
2.3 Página web
O website foi elaborado com o intuito de ser simples, sendo utilizado para simular os botões do circuito. Através da página o usuário pode responder o jogo, clicando em botões virtuais que correspondem as respostas de afirmação verdadeira, falsa e repetir afirmação.
2.4 Integração do Teclado
Para a utilização do teclado como uma forma de o usuário poder responder às afirmações do jogo, foram selecionadas quatro teclas específicas: ‘c’ para começar o jogo, ‘v’ para afirmação verdadeira, ‘f’ para afirmação falsa e ‘r’ para repetir à afirmação. Quaisquer teclas diferentes de ‘c’, ‘v’, ‘f’ ou ‘r’ pressionadas pelo usuário serão ignoradas pelo sistema.
3. Sistema Embarcado Linux
O Raspberry Pi, também chamado de RPI, é um microcomputador de baixo custo desenvolvido com o propósito de ensinar programação às crianças, assim como os fundamentos da computação [Foundation 2016]. O RPI é capaz de fazer tudo que um computador pode fazer, podendo ser usado por pessoas de qualquer idade. Mas diferente de um laptop, é mais parecido com os componentes internos de um celular, porém expostos, tendo muitos conectores acessíveis para os desenvolvedores [Richardson e Wallace 2013].
O modelo que será utilizado neste estudo é o Raspberry Pi B+ com um processador de 750 MHz e 512 MB de RAM. Esse modelo possui uma quantidade consideravelmente maior de pinos de entrada e saída, em comparação aos modelos anteriores e com mais memória se comparado ao Raspberry Pi A+, e também um custo menor que o modelo mais atual, o Raspberry Pi 2.
Assim como em um computador pessoal, é necessário instalar um sistema operacional no RPI. Neste trabalho será utilizado a distribuição Linux Raspbian, que é uma variante do Debian otimizada para o conjunto de instruções do hardware do Raspberry Pi. O Raspbian é um Software Livre com mais de 35.000 pacotes pré-compilados que podem ser facilmente instalados como um sistema embarcado Linux no Raspberry Pi [Raspbian 2015].
Existem diversos trabalhos realizados com o Raspberry Pi que vizam promover a educação como pode ser observado em [Souza 2015], que faz uso do ambiente de programação visual Scratch incorporado ao RPI para a elaboração de um simulador que possibilita visualizar e testar conceitos relacionados à cinemática de corpos livres, e em [Abar 2013], que utiliza o microcomputador para viabilizar propostas de melhoria das práticas pedagógicas e mediadoras de aprendizagens com o uso de tecnologias.
4. Resultados
Figura 3. Circuito Quiz Educacional
A página web desenvolvida para simular os botões do jogo pode ser observada na Figura 4. O primeiro botão (Button 0) deverá ser apertado se a afirmação for verdadeira, o segundo (Button 1) se for falsa e o terceiro (Button 2) pode ser utilizado tanto para iniciar o jogo quanto para repetir a afirmação.
Figura 4. Página web com os botões virtuais do jogo. 5. Considerações Finais
O jogo mostrou-se uma ferramenta muito proveitosa para promover a educação, despertando a curiosidade do aluno em diversas áreas. Com afirmações relacionadas ao conhecimento geral, os estudantes podem testar os próprios conhecimentos. As diversas possibilidades de interagir com o jogo ajudaram a disseminar o jogo ao público, principalmente a possibilidade da página web.
Tornar o jogo mais específico para uma determinada área de conhecimento é um objetivo para trabalhos futuros. Dessa forma, alunos poderão optar por jogar com afirmações sobre uma área de conhecimento específica como matemática ou português.
Referências
Tarouco, L. M. R., Roland, L. C., Fabre, M. C. J. M., e Konrath, M. L. P. (2004). “Jogos educacionais”, CINTED, UFRGS.
Grübel, J. M., Bez, M. R. (2006) “Jogos Educativos”, RENOTE, v. 4, n. 2.
WiringPi (2015) “Wiring Pi: GPIO Interface library for the Raspberry Pi”, http://wiringpi.com/, Acesso em 28/01/2015.
Guimarães, C.S.S., Maurer, P.H. (2011) “EduBOT: Protótipo de uma plataforma robótica para educação através da Metareciclagem”. IN: II Simpósio de Tecnologia da Informação da Região Noroeste do Rio Grande do Sul.
Niederauer, J. (2004) O que é PHP? In: Niederauer, J. “Desenvolvendo websites com PHP”, São Paulo: Novatec Editora, p.23-26.
Foundation, R. P. (2016) Raspberry Pi. Disponível em: https://www.raspberrypi.org/about/, Acesso em 11/04/2016.
Richardson, M. e Wallace, S. (2013) Instalação e Configuração. In: Richardson, M. e Wallace S. “Primeiros Passos com o Raspberry Pi”, São Paulo: Novatec Editora, p.17-36.
Raspbian (2015) “Welcome to Raspbian”, http://www.raspbian.org/, Acesso em 22/01/2015.
de Souza, M. A. F., Denis, E., Fernandes, J. C. L. (2015) “UTILIZAÇÃO DE UM HARDWARE EMBARCADO (RASPBERRY PI) USANDO PROGRAMAÇÃO EM BLOCOS (SCRATCH) PARA ENSINO DE FÍSICA EM ESCOLAS SECUNDÁRIAS E UNIVERSIDADES”, COBENGE 2015, XLIII Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, Escola de Engenharia Mauá, Instituto Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, São Paulo, Brasil.
