Publicações do PESC Um Sistema de Posicionamento Eletrônico para Dragagem, Baseado em Microprocessador

UM SISTEMA DE POSICIONAMENTO ELETR~NICO PARA DRAGAGEM,

BASEADO EM MICROPROCESSADOR

Pedro Pereira Brando

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE

P~Ç-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE

JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSARIOS

PARA A OBTENGÃO DO

GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.SC. )

.

Aprovada por :

P M ~ .

Guilherme ~hàgas $odrigues (Presidente)

Prof. Nelson ~aculab Filho

Prof. Ivan da Costa

arques

RIO DE JANEIRO, RJ

-

BRASIL DEZEMBRO DE 1978

BRANDO, PEDRO PEREIRA

Um Sistema de Posicionamento ~letrônico

para dragagem, baseado em microprocessa

-

dor. F i o de ~aneiro] 1978

VI11

,

130 pág. 29,7cm (COPPE-UFRS,M.Sc

.

,

Engenharia de Sistemas e ~omputação,

1972)

Tese

-

Universidade Federal do Rio de

Janeiro

1. Computadores I. COPPE/UFRJ

Pedro Pereira Brando nasceu no Rio de Janeiro, em 12 de novem -

bro de 1943. Formou-se em Engenharia Civil na Escola de Enge

-

nharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro, em 1970.

Chefe do Setor de Desenvolvimento da ~ivisão de Processamento

de Dados da Companhia Brasileira de Dragagem, empresa na qual trabalha desde 1974.

Lecionou disciplina computação I no Instituto de ~atemática da

A esposa e f i l h o ( s )

,

que supor

-

taram, sem h e s i t a r , o s a c r i f í c i o que o dia-a-dia d e s t e t r a b a l h o e x i g i u , a e l e s dedico a a l e g r i a dos p r i m e i r o s r e s u l t a d o s .

AGRADECIMENTOS

A t o d o s , amigos e colaboradores, que tornaram p o s s í v e l a r e a l i z a ç ã o deste t r a b a l h o , e , e m e s p e c i a l , a

GUILHERME CHAGAS RODRIGUES, p r o f e s s o r o r i e n t a d o r d e s t a

tese ;

MARCO ANTONIO DE P A I V A , D i r e t o r ~ é c n i c o 'da C. B. D. ;

GERALDO CLAYTON T E I X E I R A , chefe da ~ i v i s ã o de P r o c e s s a n i e n -

t o de D a d o s da C . B. D. ;

LEOPOLDO S P ~ N O L A BITTENCOURT, e n g e n h e i r o de p l a n e j a m e n t o

da ~ i v i s ã o de D r a g a g e m da C . B . D . ;

ANTONIO GERALDO NEVES DA CUNHA, e n g e n h e i r o e l e t r ô n i c o da ~ i v i s ã o de P r o c e s s a m e n t o de D a d o s da C . B . D . ;

ARNO S P E C H T , e n g e n h e i r o s u p e r v i s o r da D r a g a MACAPA

( C . B . D . )

.

;

T A R C ~ S I O NEVES DA CUNHA, chefe do S e t o r ~ é c n i c o da D i v i -

são de P r o c e s s a m e n t o de D a d o s da C . B . D . ;

RAIMUNDO AMORA RAMOS, companheiro de e s t u d o s , d o programa

O Sistema de Posicionamento ~letrônico

-

SPE

-

destina-se a posicionar dragas tipo au

-

totransportadoras.

Este sistema de Tempo-Real resultou de

um

estudo realizado para determinar as causas da inoperância dos sistemas de posicionarriento

-

MDS

-

importados pela Companhia Brasileira de Draga

-

gem.

Constituiu objetivo mais importante des

-

te projeto, dar ao SPE robustez e operacionali

-

dade, qualidades que faltaram ao seu antecessor.

O SPE apresenta, como novidade, um con

-

trolador implementado com microprocessador, acres - tido de um software especialmente desenvolvido para operá-lo.

Um enfoque especial foi dado ao cálcu

-

10 do posicionamento, tendo em vista a limitada

capacidade de cálculo numérico do microprocessa

-

The E l e c t r o n i c P o s i t i o n i n g System L SPE

-

i s i n t e n d e d f o r p o s i t i o n - f i x i n g of hopper d r e d g e s

.

T h i s Real-Time System r e s u l t s of s t u d i e s on t h e c a u s e s o f t h e f a i l u r e s o b s e r v e d ' i n t h e p o s i t i o n i n g system

-

MDS

-

i m p o r t e d by t h e Companhia B r a s i l e i r a d e Dragagem.

The SPE p r e s e n t s , a s a special feature, a c o n t r o l l e r b a s e d on a m i c r o p r o c e s s o r , w i t h an o r i e n t e n d s o f t w a r e s p e c i a l l y d e s i g n e d t o o p e r a t e i t .

The most i m p o r t a n t g o a l of the p r o j e c t i s t o p r o v i d e t h e SPE with robustness and bmdling f a c i l i t i e s , q u a l i t i e s t h a t w e r e n o t p r e s e n t i n t h e p r e v i o u s system. The p o s i t i o n i n g c a l c u l a t i o n h a s been s p e c i a l l y c o n s i d e r e d , b e c a u s e o f t h e l i m i t e d c a p a c i t y f o r n u m e r i c a l c a l c u l a t i o n of the m i c r o processar, a d o p t e d .

Pág

.

1.1

.

NATUREZA DO TEXTO

...

01

1.2

.

MOTIVAÇÃO E VIABILIDADE PARA O EMPREENDIMENTO 1.3 . PROJETO DO SISTEMA DE POSICIONAMENIY) ELETRÔNIco (PSPE)

...

08

...

1.4

.

OBJETIVOS E LIMITAÇÕES DO PROJETO PSPE CAP~TULO 11: DEFINIÇÃO DO SISTEMA SPE 2.1

.

PROP~SITO E USO DO SISTEMA SPE

...

13

2.2

.

FILOSOFIA DO SISTEMA SPE

...

14

2.3

.

DESCRIÇÃO DO HARDWARE DO SISTEMA SPE

...

18

2.4 . FUNCIONAMENTO DO SISTEMA SPE

...

29

2.5

.

TRIANGULAÇÃO COM O RADAR MRS MOTOROLA

...

34

2.6 . POSICIONAMENTO COM O SISTEMA SPE

...

39

...

2.7

.

OPERAÇÃO DO SISTEMA SPE 42 CAPíTULO 111: DETALHAMENTO DO SOFTWARE 3.1

.

ESTRUTURA DO SOFTWARE

...

48

3.2

.

PACOTES DE SUBROTINAS

...

49

CAP~TULO IV: IMPLEMENTAÇÃO DO SOFTWARE

4.1

.

METODOLOGIA DO POSICIONAMENTO

...

103

4.3

.

ARITMÉTICA SPE

...

111

4.4

.

ALGORITMO EXPEDITO DE PLOTAGEM

...

115

4.5 . RECURSOS UTILIZADOS NO DESENVOLVIMEWrO DO PROJETO

...

117

CAP~TULO V: ANÁLISE DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS 5.1 . FASE EXPERIMENTAL

...

119

5.2

.

FASE DE OPERAÇÃO

...

122

6.1

.

APERFEIÇOAMENTOS

...

128

6.2

.

EXTENSÕES

...

129

1.1

-

NATUREZA DO TEXTO

O presente trabalho constitui, em síntese, o histórico de

uma experiência. ~xperiência vivida pela Universidade na bus -

ca de uma solução (SPE) para um problema tecnológico (posici -

onamento eletrônico de dragas autotransportadoras), encami -

nhado a ela pela Companhia Brasileira de Dragagem (CBD).

Dentre as diversas fases dessa experiência, abordamos: no ca -

pítulo I, levantamento e estudo do problema; nos capítulos

11, I11 e IV, projeto e execução; e, no capítulo V, implanta -

ção da solução.

Para a exposição do assunto, utilizamos tanto o enfoque aca -

dêmico, quanto o profissional, uma vez que o fio condutor des - sa experiência foi a integração Universidade-Empresa.

1.2

-

MQTIVAÇÃO -

E VIABILIDADE

PARA O

EMPREENDIMENTO

O advento dos minicomputadores, propiciado pelas novas con

-

quistas da tecnologia eletrônica digital, ao início dos anos

70, viabilizou técnica e economicamente uma série de aplica

-

çÕes independentes (STAND-ALONE) de processamento de dados, aplicações que, até então, tornavam-se proibitivas de serem realizadas com os computadores tradicionais, tendo em vista

o elevado custo desse investimento e os cuidados exigidos pa -

ra instalação, operação e manutenção desses "complexos siste - mas eletrônicos". O posicionamento eletrônico de embarcações

em TEMPO-REAL veio a se constituir em uma das aplicações via

-

bilizadas por tal tecnologia. Dentro dessa filosofia, novos sistemas de posicionamento eletrônico foram, então, lançados no mercado internacional, para aplicações em navegação e pa

ra serviço de posicionamento propriamente dito, com caracte

-

rísticas de hardware bem semelhante entre si, tornando obso

-

letos os primeiros sistemas de posicionamento existentes, de

tecnologia ultrapassada, que, utilizando nos seus controlado -

res hardwares não inteligentes, eram menos versáteis.

O posicionamento eletrônico de embarcações em tempo-real

constitui-se, em síntese, no conhecimento da posição de um

móvel flutuante sobre a lâmina d'água a cada instante, atra -

vés de dispositivo eletrônico, obtendo-se com isso a caracte

-

rização de sua trajetória de navegação ou tendência de deslo -

camento, conforme o tipo de aplicação que se tenha: navega

-

ção ou posicionamento, respectivamente. Quando empregado no

auxílio à navegação, o posicionamento eletrônico se satisfaz

com precisões bem modestas na determinação de uma posição (da

ordem de 500 metros), ao passo que, para fins de posiciona -

mento propriamente dito, a precisão deve ser bem mais apura

-

da, tanto assim que, dependendo do sistema, ela pode atingir

as dimensões do objeto posicionado, significa grande exati -

ção. Nesse Último caso (operações de posicionamento) tais sis

-

temas permitem executar tarefas como: levantamentos batimé -

tricos; locação de plataformas petrolíferas; posicionamento de dragas; ou quaisquer outros serviços marítimos ou fluviais

em que se deseje conhecer a posição de um móvel flutuante,

com precisão e dinâmica, inatingíveis por métodos hidrográfi -

tos convencionais. O posicionamento de dragas é a aplicação

objeto do nosso estudo.

Na execução de obras de dragagem em que se opera com dragas

tipo auto-transportadoras, um sistema de posicionamento ele

-

trônico de tempo-real é peça indispensável como recurso com -

plementar desse equipamento. De fato, tal tipo de draga di -

fere das demais por ser dotada de propulsão própria, operan -

do sempre em movimento sobre a lâmina d'água, quando está

dragando. Portanto é necessário que seu condutor, o draguis -

ta, conheça precisamente a posição em que o equipamento está

a cada instante, uma vez que, nas condições normais de servi

-

ço, essas dragas, quase sempre, estão às voltas com a possi -

bilidade de encalhar ou mesmo danificar-se em algum alto-fun -

do. Por outro lado, o posicionamento oferece também ao dra -

guista meios para conduzir a draga durante a operação, exata -

mente sobre a locação da obra, evitando dragagens por exces -

so (sobredragagem), normalmente não remuneradas pelo contra

-

tante e, por vezes, até prejudiciais tecnicamente à obra.

Por volta de 1973, a crescente demanda de serviços, imposta

pela política governamental dos CORREDORES DE EXPORTAÇÃQ pas

-

sou a exigir da Companhia Brasileira de Dragagem (CBD) uma

maior eficiência operativa. Visando atender a essa demanda e,

também, à execução de projetos de engenharia portuária mais

sofisticados, a Companhia comprou 3 (três) sistemas de posi -

para equipar suas dragas auto-transportadoras. A compra de

tais sistemas, baseados em minicomputador, resultou de uma

escolha ousada, porém criteriosa, para a qual muito contri -

buiu a experiência adquirida pela CBD no arrendamento de dra

-

gas auto-transportadoras estrangeiras. Essas dragas operaram sempre equipadas com sistemas de posicionamento e a Companhia teve oportunidade de examinar diversos deles, a maioria dos

quais controlados por hardwares não inteligentes. Eram, de

um modo geral, sistemas de pouca flexibilidade.

Um sistema de posicionamento eletrônico para dragagem, basea -

do em minicomputador, tem, genericamente, a seguinte confi

-

guração: controlador e periféricos. O controlador, o coração do sistema, constitui-se, em geral, de um minicomputador de

OEM. Os periféricos, desempenhando três funções básicas (con -

trole, entrada e saída), são, respectivamente: painel, radar

e plotador. O funcionamento desses sistemas de tempo-realaon

-

siste na execução de ciclos periódicos de aproximadamente um segundo de duração, nos quais são desempenhadas as seguintes tarefas: medição, pelo radar, das distâncias da embarcação 2s estações de terra; determinação, pelo minicornputador, da posição geográfica correspondente, por meio de cálculo de triangulação e marcação dessa posição, em escala adequada, no plotador. Assim, durante a fase de operação, os sucessivos e contínuos ciclos que o sistema executa, automaticamente vão deixando riscada na carta do plotador a trajetória que está

sendo desenvolvida pela draga. Esse recurso permite ao dra -

guista a aferição instantânea da trajetória em relação ãs tri -

lhas e aos off-sets previamente estabelecidos, para caracte -

rizar pontos demarcatórios da zona a ser dragada ou altos-

fundos perigosos para o equipamento. Em nosso caso particu

-

lar, isto é, SISTEMA MDS-MOTOROLA, o minicomputador emprega

-

do pelo fabricante era o INTERDATA-70, e os periféricos eram:

radar MRS-MOTOROLA e plotador HOUSTON 6650. Havia ainda um

TELETYPE para carga do módulo objeto do programa de posicio -

A bem da verdade, não se satisfez a CBD, ao longo daqueles

anos, com o rendimento obtido na utilização dos seus sis

temas de posicionamento MDS-MOTOROLA. Tanto assim que, por

ordem da Diretoria ~écnica, já vinham sendo realizados, des -

de 1975, estudos para levantamento das razões pelas quais tais

sistemas haviam se tornado inoperantes, e qual seria uma pos

-

sível solução para o problema. Ao cabo desses estudos, em mea -

dos de 1976, a Diretoria ~écnica _{da CBD tinha em mãos um re -}

latõrio, no qual estavam arroladas as principais razões do fracasso na "experiência MDS" e, como alternativa para supe - rar o problema, as especificações preliminares de um ante- projeto (nacional), definido com apoio do NCE

-

~Úcleo de Ccm -

putação ~letrônica da UFRJ, denominado Projeto do Sistema de

Posicionamento ~letrônico (PSPE).

Para fazer a análise das falhas de operação do equipamento,

o anteprojeto tomou por base os diários dos técnicos de

manutenção e as principais queixas apresentadas por engenhei -

ros supervisores de draga que operaram com o MDS. A conclu

-

são a que se chegou foi que, embora tivesse havido algumaç pa -

ralizações do equipamento por operação imprópria, quase todas as panes eram devidas ao hardware, e se localizavam, em sua maioria, no minicomputador INTERDATA-70. A explicação dada

para isso era a falta de robustez que ele apresentava em re -

lação aos demais componentes do sistema (painel, radar e plo -

tador), visto que neles não se registraram ocorrências que

comprometessem por muito tempo o funcionamento do MDS. De

certa forma, tal anomalia faz sentido, por que o INTERDATA é

um minicomputador de aplicação convencional, e ali estava sen -

do utilizado fora das condições ambientais para as quais fo -

ra projetado, em que pese a tropicalização dos seus circui -

tos, realizada pela Motorola. Tomemos por exemplo o caso de corrosão que um dos MDS sofreu, no processador INTERDATA-70, quando

i n s t a l a d o a bordo da d r a g a " S i e t e " , em Santos: f i c o u de t a l forma i n u t i l i z a d o que f o i i m p o s s í v e l r e c u p e r á - l o no país. F o i , em resumo, o que sucedeu a e s s e s s i s t e m a s de p o s i c i o n a -

mento, onde a o p e r a c i o n a l i d a d e e manutenção dos minicomputa

-

d o r e s a bordo deixaram a d e s e j a r , fazendo dos MDS uma cons -

t a n t e f o n t e de problemas p a r a a s s u a s d r a g a s .

Ainda n e s s e r e l a t ó r i o ( 1 9 7 6 ) , precedendo a recomendação do PSPE, f i c o u c o n s t a t a d o que a s f a l h a s p o r operação i m p r ó p r i a dos equipamentos eram, a t é c e r t o ponto, j u s t i f i c á v e i s , uma vez que o MDS e r a de um manuseio extremamente complicado pg r a s u a f i n a l i d a d e mas que e s s e problema s e r i a conto&l com um i n t e n s i v o programa de t r e i n a m e n t o em operação. PO&, quan

-

t o

às

panes do hardware, não h a v i a s o l u ç ã o , senão a de s u b s -

t i t u i r o c o n t r o l a d o r ( I N T E R D A T A - 7 0 ) , p o i s decididamente não h a v i a como adequá-lo à q u e l a s condições de t r a b a l h o .

P a r a l e l a m e n t e , a p r o c u r a , no mercado i n t e r n a c i o n a l , de uma a l t e r n a t i v a s e g u r a p a r a s u b s t i t u i ç ã o dos M D S não l o g r o u s u

-

c e s s o . De f a t o , o re-exame d e s s e s d i v e r s o s s i s t e m a s de p o s i

-

cionamento, c u j a m a i o r i a da CBD j á h a v i a manipulado, rememo

-

rou v á r i o s e v e l h o s i n c o n v e n i e n t e s , muitos dos q u a i s o s mes

-

mos a p r e s e n t a d o s p e l o M D S , o que p e r m i t i u c o n c l u i r d e f i n i t i

-

vamente que não e s t a v a a l i a s o l u ç ã o do problema. Na r e a l i d a

-

d e , t u d o i s s o s e i n s e r i a num Único c o n t e x t o : o da f i l o s o f i a de p r o j e t o , i s t o é, e s s e s equipamentos tinham s i d o todos, sem exceção, p r o j e t a d o s v i s a n d o a o s mercados europeu e americano, c u j a s condições c l i m á t i c a s e sócio-econômicas sabemos d i f e r e n t e s d a s n o s s a s . Restou à CBD coragem p a r a e n f r e n t a r o p r o -

blema d e n t r o de n o s s a s f r o n t e i r a s t e c n o l õ g i c a s , sem temer pe -

10 a r r o j o da i d é i a , porém sem p e r d e r de v i s t a a máxima ade -

O projeto PSPE preconizava, como solução, a substituição do

minicomputador (INTERDATA-70) por um microcomputador. Na jus -

tificativa desse projeto nenhuma consideração do tipo ~ e n e f í -

cio-Custo foi feita, como seria usual em qualquer episódio

desse tipo, pois os "micros" substituiram os "minis" em di -

versas aplicações independentes (STAND-ALONE) do processamen -

to eletrônico de dados, devido ao seu baixo custo-performan -

ce. A verdade é quetem se tratando de posicionamento de dra -

gas, o preço desses equipamentos tornou-se absolutarriente des -

prezível, diante do seu benefício. Para se ter uma idéia,

4 basta lembrar que o valor de uma draga autotransportadora e da ordem de Cr$ 300.000.000,00 (trezentos milhões de cruzei

ros) e seu custo operacional mensal, cerca de Cr$

...

Cr$ 12.000.000,00 (doze milhões de cruzeiros)

.

Bem assimilado pela Diretoria da CBD, o projeto PSPE, ainda

que representasse um certo risco, justificava o empreendimen

-

to, pois seu custo estimado era pouco significativo em rela -

ção ao investimento MDS. Por outro lado, a aquisição de no -

vos sistemas de posicionamento, no mercado internacional, além

de tecnicamente não recomendável, representava um vultoso in -

vestimento num momento em que as importações brasileiras so £riam restrições na área governamental, acrescidas ainda, de um rigoroso controle exercido pela CAPRE e CACEX nesse tipo de operação. Por outro lado, o projeto PSPE, de perspectivas

mais amplas, não limitando a aplicação do equipamento somen -

te à dragagem, delineava, ainda, a possibilidade de sua ex -

tensão às operações de sondagem, visando à automação do _{le -}

vantamento batimétrico há muito perseguido pela CBD.

O projeto teve sua execução iniciada em JULHO de 1976, ocasi -

ão em que se tinha, na CBD, a notícia do lançamento, pela Mo -

torola, de um novo MDS: o MRDP

-

Automatic PositioningSystem

mais uma vez, a certeza de estarmos trilhando o caminho cer - to na busca da solução do problema. Para auxiliar a CBD no

empreendimento, foi estabelecido um

CONVENIO

bem amplo com o

NCE-UFRJ, buscando um assessoramento a nível de hardware e

software que permitisse o detalhamento e execuçk do projeto

.

Posteriormente, foi contratada a montagem do protótipo de

hardware do controlador a uma firma particular. ~ ã o obstante

os atrasos e problemas ocorridos na entrega dos serviços por

parte dessa Última, o protótipo estava fazendo o seu primei

-

ro teste experimental no dia 20/06/78, a bordo da Draga Maca -

pá, no futuro porto de Sepetiba, com pleno êxito.

1 . 3

-

PROJETO DO SISTEMA DE POSICIONAMENTO ELETRONICO(PSPE)

Fique claro, desde j á , que o SPE não 6 , em princípio, um sis

-

tema de posicionamento eletrônico original em sua concepção.

Muito pelo contrário, foi nosso intuito, quando da sua defi _-

nição, nos valermos, ao máximo, da experiência adquirida pg

la CBD com o uso de diversos sistemas de posicionamento ele

_-

trÔnico ao longo desses anos, a fim de tornar o SPE o mais

adequado possível à nossa realidade. Pelo fato de a idéia do

projeto ter-se originado, conforme vimos, da tentativa de re -

cuperarmos o sistema MDS, é inegável que coube a este, den _-

tre os diversos sistemas manipulados, a maior contribuição

ao SPE.

O uso do MDS na CBD mostrou que, em sua concepção, o sistema

atendia, de certa forma, às suas necessidades em posiciona _-

mento eletrônico. Por essa razão, quando, no relatório de

1976, abordamos o problema junto à diretoria, tivemos o cui _-

dado de sugerir como solução para recuperá-lo, a substituição

do INTERDATA-70 por um microcomputador. De certo modo, não

deixava de ser um eufemismo, pois, para sermos claros, deve r-íamos estar, na verdade, propondo a definição de um novo sis _-

tema de posicionamento (SPE), aproveitando apenas sua filoso _-

fia e seus periféricos, cuja robustez e operacionalidade. ja _-

O p a i n e l de c o n t r o l e ( M D S ) não t i n h a como s e r a p r o v e i t a d o , em r a z ã o de s u a i d e n t i d a d e l ó g i c a com o MDS. A s s i m , passaram a i n t e g r a r o s i s t e m a SPE o p l o t a d o r HOUSTON 6 6 5 0 e o r a d a r MRS-MOTOROLA. Nessa e s t r a t é g i a , além do aproveitamento p e l a q u a l i d a d e ( p r e c i s ã o , o p e r a c i o n a l i d a d e e r o b u s t e z ) d e s s e s pg r i f é r i c o s , h a v i a a conveniência de manter-se no SPE, a t r a v é s da adoção do r a d a r MRS-MOTOROLA, o mesmo método de t r i a n g u l a

-

ção p o r i n t e r s e ç ã o c i r c u l a r do s i s t e m a MDS. Essa e r a , a nos

-

s o v e r , a maior vantagem que e l e levava s o b r e s e u s concorren -

t e s que, em g e r a l , usavam o u t r o s t i p o s de r a d a r , c u j a t e c n o -

l o g i a implicava em método de i n t e r s e ç ã o h i p e r b ó l i c a , menos p r á t i c o p o r t a n t o .

Em d e c o r r ê n c i a da d i r e t r i z e x p o s t a acima, na d e f i n i ç ã o do sis -

tema de posicionamento ( S P E ) , p a r a completar o hardware, ocu

-

pou-se apenas de e s p e c i f i c a r , p a r a a montagem do projeto PSPE, um c o n t r o l a d o r baseado em microprocessador, c u j a c a r a c t e r i s

-

-

t i c a mais i m p o r t a n t e , d e v e r i a s e r a de s u p o r t a r a s condições de t r a b a l h o a bordo das d s a g a s , e - um novo p a i n e l , a ê l e a s s o - saciado, p a r a c o n t r o l e do s i s t e m a , equipado com d i s p l a y e t e

- -

c l a d o , tendo em v i s t a maiores f a c i l i d a d e s de operação. F i c a

-

r i a p a r a o s o f t w a r e , a t a r e f a p r i n c i p a l do p r o j e t o , uma vez que, t o t a l m e n t e reformulado, a n í v e l de a n á l i s e e programa -

ção, d e v e r i a s e r e l e o s u p o r t e de t o d a a c r i a t i v i d a d e que no SPE incorporamos, em nome de uma maior adequação

5s

novas ne -

c e s s i d a d e s de t r a b a l h o .

1.4

-

OBJETIVOS E LIMITAÇÕES DO PSPE

Para s e t e r uma i d é i a mais concreta dos o b j e t i v o s

-

a serem atin -

g i d o s com a d e f i n i ç ã o do S P E , traçaremos a s e g u i r um p a r e l e

-

10 e n t r e e l e e o seu a n t e c e s s o r , o M D S , segundo o s pontos-de - v i s t a mais i m p o r t a n t e s do problema: r o b u s t e z e operaciona -

A s condições a m b i e n t a i s a bordo de uma d r a g a em operação, s ã o em g e r a l , uma r e s u l t a n t e de d i v e r s o s f a t o r e s a g e n t e s da c o r -

r o s ã o que l á normalmente atuam: m a r i s i a , emanações g a s o s a s da dragagem, umidade e c a l o r .

aí

porque a r o b u s t e z de um equipamento de posicionamento c o n s t i t u i f a t o r d e c i s i v o na de

-

terminação de s u a performance e v i d a ú t i l . Conforme vimos no M D S , o hardware do c o n t r o l a d o r (minicomputador INTERDATA-70), p e l a s u a t e c n o l o g i a de c i r c u i t o i n t e g r a d o , c o n f i g u r a v a , d e v i

-

do ao e l e v a d o número de p l a c a s , um volume muito grande de " e l e t r ô n i c a " , p r o p i c i a n d o à c o r r o s ã o uma grande á r e a de a t a

-

q u e , não havendo p o i s , p r o t e ç ã o p o r t r o p i c a l i z a ç ã o , que b a s

-

t a s s e p a r a p r o t e g ê - l o .

~á o c o n t r o l a d o r do SPE, um microcomputador adequadamente d i -

mensionado p a r a a a p l i c a ç ã o , p e l o emprego de uma t e c n o l o g i a bem mais moderna, L S I (LARGE SCALE INTEGRATED), r e d u z i u d r a s -

t i c a m e n t e o volume do hardware e , conseqfientemente, s u a d i s

-

s i p a ç ã o c a l o r í f i c a , p r o p i c i a n d o s e u encapsulamento p r a t i c a

-

mente hermético. Sua e s t r u t u r a compacta p e r m i t i u , d e f i n i t i v a -

mente, e v i t a r a c o r r o s ã o em s e u s c i r c u i t o s . ~ambém podems e s

-

p e r a r uma maior MBTF ( M I N I M A L TIME BETWEEN F A I L S ) como d e c o r -

r ê n c i a da redução do número de s e u s componentes. Por outro l u

-

do, o c a r á t e r modular de sua e s t r u t u r a e a c a r a c t e r í s t i c a P L U G - I N dos s e u s componentes t o r n a r ã o a manutenção do h a r d

-

ware b a s t a n t e s i m p l i f i c a d a , podendo mesmo s e r e x e c u t a d a no campo.

A o p e r a c i o n a l i d a d e f o i sem dúvida o segundo maior problema a p r e s e n t a d o p e l o MDS. De f a t o , não foram poucas a s o p o r t u n i

-

dades em que o s i s t e m a deixou de f u n c i o n a r , por operação i n

-

d e v i d a , p o i s o p e s s o a l de bordo, mesmo com a a j u d a do enge

-

n h e i r o s u p e r v i s o r da d r a g a , não conseguia r e c u p e r a r o s i s t e -

ma, em c a s o de e r r o , d u r a n t e a operação, ou mesmo, d a r a p a r -

v e z e s , chamado a i n t e r v i r . N ~ O c a b e r i a t ã o somente, a o d e s -

p r e p a r o da t r i p u l a ç ã o da d r a g a , em l i d a r com um equipamento de processamento e l e t r ô n i c o de dados, a c u l p a p e l a s o c o r r ê n - tias, mas também, à p r ó p r i a complexidade dos procedimentos de operação do MDS, que e n t r e o u t r a s c o i s a s , e x i g i a do operador o conhecimento de a r i t m é t i c a b i n á r i a e hexadecimal p a r a manu -

s e i o e l e i t u r a de chaves e l u z e s no p a i n e l do minicomputador, o q u e , convenhamos, não é c o i s a d a s mais p r á t i c a s .

P a r a s e t e r uma i d é i a , a operação MDS c o n t i n h a d o i s p r o c e d i -

mentos b á s i c o s : o de p a r t i d a e o de i n i c i a l i z a ç ã o do sistema. O de PARTIDA compreendia a c a r g a do programa de posicionamen

-

t o em módulo o b j e t o p o r T e l e t i p o , c a r g a e s s a que s e i n i c i a v a com a p r é v i a i n t r o d u ç ã o dos c i n q u e n t a b y t e s do programa b o o t s -

t r a p de T e l e t i p o , na memória do INTERDATA, p o r meio d a s cha v e s b i n á r i a s . Dada a b a i x a c o n f i a b i l i d a d e da l e i t u r a da f i t a de p a p e l no T e l e t i p o e equívocos cometidos na c a r g a do p r g grama b o o t s t r a p , e s t e procedimento e r a r e p e t i d o d i v e r s a s ve -

z e s a t é s e r bem s u c e d i d o . O procedimento da INICIALIZAÇÃOIGO

menos complicado, r e q u e r i a do o p e r a d o r a l e i t u r a ou memoriza -

ç ã o de c e r c a de t r i n t a p a s s o s , a serem executados no p a i n e l do MDS após a c a r g a do programa de posicionamento. Compreen -

d i a e l e o acionamento de chaves s e l e t o r a s e decimais p a r a i n t r o d u ç ã o dos dados b á s i c o s da t r i a n g u l a ç ã o . Resumindo: seu maior problema e r a não h a v e r um d i s p o s i t i v o v i s u a l p a r a o u s u á r i o c o n f i r m a r o s v a l o r e s " i n p u t a d o s " , o que s ó e r a p o s s í -

v e l ao f i n a l de t o d o o procedimento, quando o p r ó p r i o s i s t e -

ma e n t r a n d o ou não em funcionamento, p e r m i t i r i a t i r a r e s s a c o n c l u s ã o .

~á o SPE

,

b e n e f i c i a d o p e l o modernismo de sua tecnologia,prescin -

de de um procedimento de P A R T I D A , uma vez que t o d o o seu s o f t ware e s t á gravado em &ria EPROM (Erasible Prograrrunable Read Only Pk

-

pressionar da tecla "LIGAR", não havendo, pois, que se fazer

a carga do software. Por outro lado, seu painel, equipado com

display e teclado, permite, juntamente com o software, in -

troduzir no SPE uma filosofia conversacional tal, que dispen -

sa o usuário da memorização de passos no procedimento de INI

-

CIALIZAÇÃO do sistema, através da exibição de perguntas e

mensagens no display, facilitando, inclusive, a recuperação do sistema no caso de erros.

O SPE, se comparado a outros sistemas de posicionamento ele -

trÔnico recentemente lançados, a exemplo do MRDP

-

Automatic

Positioning System

-

Motorola, já aludido, tem certas u m i -

tações, chegando mesmo a ser um produto bem menos sofistica -

do. Na verdade, a diferença de enfoque dos respectivos prg

jetos explica tudo: no SPE, conforme vimos, nenhuma feição

(FEATURE) foi incorporada ao sistema que não tivesse a sua

justificativa em termos da aplicação, ao passo que, nesse ou -

tro sistema, onde já estão normalmente incorporados as mes -

mas vantagens de robustez e operacionalidade do SPE, a confi

-

guração em aberto do hardware, pode, opcionalmente, receber

periféricos tais como: sonar de profundidade, indicador de

trilha, relógio de tempo-real, sensor de temperatura, fita

magnética para aquisição de dados, etc, tendo em vista aten

-

der às demais aplicações do posicionamento eletrônico. N ~ O

obstante, recordemos que, conforme nossos estudos mostraram, o projeto do SPE pode ser estendido, visando também a outras

aplicações do posicionamento eletrÔnico, em nosso caso, a son -

2.1

-

PROPÓSITO E USO DO SISTEMA

_-

O SPE é um s i s t e m a de posicionamento e l e t r ô n i c o de tempo _{r e -} a l , d e s t i n a d o a p o s i c i o n a r d r a g a s t i p o a u t o t r a n s p o r t a d o r a s , d u r a n t e a execução de s e r v i ç o s de dragagem, podendo, também, dependendo das condições g e o g r á f i c a s do l o c a l da o b r a , f a z e r o acompanhamento da d r a g a , quando em navegação de i d a e v01 -

t a , à á r e a de "despejo de m a t e r i a l " .

O SPE, p e l a sua c a r a c t e r í s t i c a c o n v e r s a c i o n a l , não e x i g e mai -

o r preparação por p a r t e do u s u á r i o p a r a sua u t i l i z a ç ã o , uma vez que é programado p a r a i n t e r a g i r com ê l e a t r a v é s de uma s é r i e de mensagens adequadas, prevenindo-o quanto a e r r o s de procedimento ou c e s s ã o de dados i l e g a i s , sendo também de

£5

- til i n s t a l a ç ã o e manutenção a bordo da embarcação.

O SPE, por t e r sua metodologia de posicionamento baseada no processo de t r i a n g u l a ç ã o , requer unicamente do u s u á r i o , que e l e p l a n e j e , devidamente, a t a r e f a de operação, escolhendo as b a s e s da t r i a n g u l a ç ã o e d e f i n i n d o á r e a de posicionamento, de t a l modo que e s s e s dados configurem uma "boa geometria" p a r a a obra. Caso c o n t r á r i o , o s i s t e m a o s r e j e i t a r á , a n t e s mesmo d e i n i c i a r a operação.

2.2

-

FILOSOFIA DO SISTEMA SPE

De acordo com o s o b j e t i v o s do p r o j e t o PSPE, o s i s t e m a a s s u -

m i r i a d o i s compromissos b á s i c o s : s e r r o b u s t o e o p e r a c i o n a l . Essa d e c i s ã o i m p l i c a r i a , de i m e d i a t o , em t e r - s e n e l e um con

_-

t r o l a d o r com t a i s q u a l i d a d e s , uma vez que o c o n t r o l a d o r não s ó c o n s t i t u i a p a r t e mais d e l i c a d a do hardware, como também d e t e r m i n a , com a u x í l i o do s o f t w a r e , a s f a c i l i d a d e s o p e r a c i o

-

n a i s que o s i s t e m a venha a t e r .

Reunindo t o d a a i n t e l i g ê n c i a de um s i s t e m a de posicionamen -

t o e l e t r Ô n i c o , o c o n t r o l a d o r tem a f i n a l i d a d e de s e r o r e s -

p o n s á v e l p e l o s e u funcionamento, cuidando, basicamente, en -

t r e o u t r a s , d a s s e g u i n t e s p r i n c i p a i s t a r e f a s : a q u i s i ç ã o de dados, e d i ç ã o de mensagens, c o n t r o l e dos p e r i f é r i c o s do s i s -

tema ( p l o t e r e r a d a r ) , c á l c u l o do posicionamento e g e r ê n c i a do tempo r e a l . Por s e t r a t a r de uma a p l i c a ç ã o em tempo r e a l , o c o n t r o l a d o r deve, também, desempenhar c e r t a performance, a fim de não comprometer o

-

tempo de r e s p o s t a e s p e c i f i c a d o p a r a o s i s t e m a , d e f i n i n d o - s e e s s e tempo de r e s p o s t a , p a r k t r o fun

_-

damental do s i s t e m a , como o i n t e r v a l o de tempo d e c o r r i d o e n

_-

t r e duas determinações c o n s e c u t i v a s de p o s i ç õ e s .

O SPE, em s e u p r i m e i r o desenho, p r o p o s t o p e l o a n t e - p r o j e t o de 1975, s e g u i a a t e n d ê n c i a da t e c n o l o g i a , a q u a l já tivemos a o p o r t u n i d a d e de a b o r d a r : a p r e s e n t a v a , como novidade, um c o n t r o l a d o r p a r a o s i s t e m a , baseado em microprocessador. I n _- do mais além, s u g e r i a a adoção do microprocessador INTEL 8008, t e n d o em v i s t a , . p r i n c i p a l m e n t e , a d i s p o n i b i l i d a d e de recursos n a c i o n a i s , a n í v e l de s o f t w a r e e hardware, p a r a seu manuseio, uma vez que o NCE-UFRJ a c a b a r a de c o n c l u i r com s u c e s s o , o p r o

_-

j e t o de um "Terminal I n t e l i g e n t e " , u t i l i z a n d o a q u e l e micro _- p r o c e s s a d o r . No e n t a n t o , c o l o c a v a - s e , p a r a uma p o s t e r i o r e mais apurada a n á l i s e , a s e g u i n t e q u e s t ã o : que performance e s

-

p e r a r d e s s e novo m i c r o p r o c e s s a d o r , sabendo-se que e l e t i n h a menor poderio cosnputacional que um mini como o INTERDATA-70 ?

Um estudo detalhado de um processador deve ser feito,, se

-

é

nosso objetivo com ele implementarmos um controlador de um sistema de posicionamento, examinando-se a arquitetura de

seu hardware, com vistas ao software, no intuito de verifi -

car se ela é capaz de executar as tarefas para ele previstas,

dentro da performance desejada. Para tanto, é de capital im -

portância avaliarmos seu desempenho provável, principalmente,

na execução de operações aritméticas de ponto flutuante,

pois o cálculo do posicionamento, sendo indiscutivelmente a

maior das tarefas do controlador, exige-as em quantidade. Es -

se fato, não sendo devidamente considerado, poderá comprome -

ter totalmente o tempo de resposta do sistema.

Por ocasião da fase de detalhamento do PSPE, como meta de

projeto, foi estabelecido o tempo de resposta máximo de 1.5

segundos para o sistema SPE. Esse intervalo de tempo foi es

timado, levando-se em consideração dois fatores básicos: ve -

locidade máxima da draga em operação (4m/s) e erro médio pro -

vável na determinação do posicionamento com o radar MRS(+

-

6m).

Objetivava ele garantir, no mínimo, uma determinação de posi -

ção por círculo de incerteza do posicionamento (raio = erro),

ficando claro que performances melhores que essa eram almeja -

das, pois dariam ao sistema a condição de efetuar determina -

ções redundantes dentro desse círculo, o que proporcionaria maior confiabilidade no traçado gráfico do posicionamento no plotador

.

Constituindo-se, sem dúvida, em dado preliminar do problema,

o tempo de resposta do MDS (cerca de 0.5 segundos), para ser

melhor avaliado, obrigava-nos a levar em conta algumas carac -

terísticas fundamentais de hardware do INTERDATA, que por si -

nal, bem o habilitavam para o tipo de tarefa: ciclo de máqui -

na adequado : acesso a 16 bits de memória; divisão e multi -

a o do sistema IBM 360. Donde se c o n c l u í a , d e i m e d i a t o , mesmo -

sem uma c o n t a b i l i z a ç ã o mais r i g o r o s a d o s tempos p r o v á v e i s d e e x e c u ç ã o d a s o p e r a ç õ e s e m p o n t o f l u t u a n t e , q u e , d i f i c i l m e n t e , poderíamos a t i n g i r o tempo de r e s p o s t a planejado(máximo = 1,5s) usando o INTEL 8008 n a s u a implementação, uma vez q u e , p e l a s s u a s c a r a c t e r í s t i c a s de hardware: c i c l o d e máquinade 12 usec, a p e n a s 48 i n s t r u ç õ e s e a c e s s o a 8 b i t s , não p a r e c i a ser o 8008 uma UCP adequada p a r a o s e r v i ç o . E mesmo c o n t a n d o com uma o t i m i z a ç ã o no desempenho do s o f t w a r e , s e r i a , a i n d a , c e r -

t a m e n t e n e c e s s á r i o p a r a s e u a p r o v e i t a m e n t o , complementar o hardware do c o n t r o l a d o r com c i r c u i t o s d e p o n t o f l u t u a n t e , o q u e e s t a v a f o r a d e c o g i t a ç ã o .

Devido a o g r a u de amadurecimento, p o r n ó s , j á a t i n g i d o ãque -

l a a l t u r a , q u e r na implementação de s o f t w a r e , q u e r no e s t u d o do hardware d o m i c r o p r o c e s s a d o r INTEL 8008 ( e demais produ -

t o s p a r a l e l o s d a l i n h a d a q u e l e f a b r i c a n t e ) , o p t o u - s e , t e n d o e m v i s t a esse problema de performance, p e l a s u b s t i t u i ç ã o do 8008, p o r um m i c r o p r o c e s s a d o r mais p o d e r o s o e ccanpativel, l a n -

ç a d o no mercado, p e l o p r ó p r i o f a b r i c a n t e , como s e u sucedâneo. E s s e p r o c e s s a d o r , INTEL 8080, p e l a s novas c a r a c t e r í s t i c a s de s e u hardware: c i c l o d e máquina d e 2 u s e c , i s t o é, s e i s v e z e s m a i s r á p i d o , e um c o n j u n t o mais amplo de i n s t r u ç õ e s , t o t a l i -

zando 78, embora não f o s s e , a i n d a , o i d e a l a ser escolhido pa

-

r a a p l i c a ç ã o , p o d e r i a d a r , sem d ú v i d a , a o s i s t e m a , a p e r f o r -

mance d e s e j a d a , dependendo d a e f i c i ê n c i a do s o f t w a r e .

A s s i m s e n d o , uma maior a t e n ç ã o f o i dada a o s o f t w a r e no s e n t i -

do de o t i m i z á - 1 0 p a r a um melhor desempenho n o s c á l c u l o s do p o s i c i o n a m e n t o ( o p e r a ç õ e s d e p o n t o f l u t u a n t e ) . Desse e s f o r ç o r e s u l t o u a concepção d e uma a r i t m é t i c a i n t e i r a e s p e c i a l que é capaz d e e x e c u t a r , bem mais r a p i d a m e n t e , o p e r a ç õ e s d e pon - t o f l u t u a n t e e m um domínio numérico r e s t r i t o , v a l e n d o - s e a r -

implementação, bem mais s i m p l e s que a d a d e p o n t o f l u t u a n t e , se l i m i t a ç õ e s i n t r o d u z i s s e , e s t a r i a m e l a s j á d e antemão com

-

p e n s a d a s p e l a g a r a n t i a d e um desempenho s a t i s f a t ó r i o do s i s -

tema.

F i x a d o o p r o c e s s a d o r ( I N T E L 8 0 8 0 ) , a a r q u i t e t u r a do c o n t r o l a -

d o r começava a g a n h a r forma, n a d e f i n i ç ã o d e um microcomputa -

d o r q u e a comporia a p a r t i r do dimensionamento d e memória, i n -

t e r f a c e s i n t e r n a s , e i n t e r f a c e s e x t e r n a s . ~ e m ó r i a b a s t a n t e p a r a armazenar t o d o o s o f t w a r e e p r o v e r a i n d a e s p a ç o p a r a d a -

d o s . I n t e r f a c e s i n t e r n a s p a r a c o n t r o l a r o s p e r i f é r i c o s do p a i n e l d e c o n t r o l e do s i s t e m a . I n t e r f a c e s e x t e r n a s p a r a s e comunicar com o s demais componentes do s i s t e m a : p l o t e r e r a

-

d a r . Completando o c o n t r o l a d o r do s i s t e m a , f o i c o n c e b i d o um painel d e c o n t r o l e p a r a ser monitorado p e l o s o f t w a r e . A f i m de f a c i

_-

l i t a r a o p e r a ç ã o do s i s t e m a , e t e n d o e m v i s t a o s o b j e t i v o s d e c o n v e r s a c i o n a l i d a d e do p r o j e t o , e s c o l h e u - s e s e u s p e r i f é r i

-

c o s : - d i s p l a y a l f a n u m é r i c o p a r a d i s p o s i t i v o d e e x i b i ç ã o v i s u -

a 1 d e mensagem e -- t e c l a d o numérico p a r a a e n t r a d a de dados.Dis _- põe a i n d a o p a i n e l , além do b o t ã o l i g a / d e s l i g a , de um o u t r o , p a r a i n t e r r u p ç ã o do s i s t e m a . E s s a i n t e r r u p ç ã o , de caráter i m e - d i a t o , d e v o l v e o c o n t r o l e do sistema a o o p e r a d o r e m q u a l q u e r e t a p a do p r o c e s s a m e n t o . Desse c o n s e n s o d e i d é i a s e o p ç õ e s , r e s u l t o u uma e s p e c i f i c a - ç ã o m a i s f o r m a l d e um c o n t r o l a d o r , p a r a implementação e mon

-

tagem p o r t e r c e i r o s . E s s e c o n t r o l a d o r , juntamente com um s o f t w a r e t o t a l m e n t e p r o j e t a d o e m f u n ç ã o d e l e , d a r i a a o s i s

-

tema SPE a s c a r a c t e r í s t i c a s d e s e j a d a s : r o b u s t e z e o p e r a c i o n a -

2.3

-

DESCRIÇÃO DE HARDWARE DO SISTEMA SPE.

O Sistema de Posicionamento ~letronico SPE compreende os com -

ponentes mostrados na figura abaixo: CONTROLADOR, RADAR MOTO

-

ROLA e PLOTADOR HOUSTON.

I

A B O R D O L E G E N D A : CMR : C O N S O L E M I N I R A N G E R R / T : U N I D A D E DE R E C E P Ç À O / TRANSMISSÃO T x A : E S T A Ç Ã O D E T E R R A A T x 0 : E S T A Ç Ã O DE T E R R A B E M T E R R A S U E S I S T E M A S R A D A R M O T O R O L A M A S T R O C O N T R O L A D O R S A L A DE N A V E G A Ç Ã O P L O T A D O R H O U S T O N

A interligação funcional desses componentes é mostrada pelo diagrama abaixo:

C O N T R O L A D O R

O controlador do sistema SPE consiste de um microcomputador, baseado no microprocessador 8080A da INTEL, compreendendo,do

ponto-de-vista funcional, as seguintes partes: microcomputa

-

dor propriamente dito e painel de controle.

-

-

-

a) MICROCOMPUTADOR

.

O microcomputador, centro do controle do sistema, foi imple -

mentado da maneira mais simples e compacta possivel, com o

auxílio de uma arquitetura pré-fabricada pela INTEL. Esta é

constituída de uma série de micro-estruturas eletrônicas em

configuração aberta, e denominada SBC 80/10 (singleboard com -

puter). Esse processador, prati~amente~supriu as necessida -

des básicas de suporte computacional do controlador, em ter -

mos de memória e entrada/saida, ou seja: Uup, 1Kb de RAM, 4

Kb de ROM e interfaces de E/S paralela para os periféricos in - ternos e externos ao controlador (display e teclado; plotter e radar)

.

UNIDADE CENTRÃT, DE PROCESSAMENTO.

A UCP consiste do microprocessador 8080A, do gerador de clock (8224) e do controlador do sistema (8228). Sendo e18 o núcleo do microcomputador, executa todas as funções do processamento e fornece uma referência de tempo es&l a

todos os outros circuitos do sistema, gerando, também, to -

dos os sinais de controle e endereços necessários ao aces -

so

5

memória e às partes de E/S. A UCP é capaz de executar

qualquer uma das setenta e oito instruções do 8080A, e res

-

ponder às requisições de interrupção, oriundas de acesso direto 5 memória, ou de 'WAIT' para &rias e periféricos, cujo tempo de acesso seja maior do que o ciclo de tempo dela.

O m i c r o p r o c e s s a d o r 8080A contém s e i s r e g i s t r a d o r e s g e r a i s d e o i t o b i t s e um acumulador. E l e s podem ser e n d e r e ç a -

d o s i n d i v i d u a l m e n t e ou em p a r e s , t o r n a n d o - s e o p e r a d o r e s de p r e c i s ã o s i m p l e s ou d u p l a . O 8080A p o s s u i , também, um con -

t a d o r d e programa d e 16 b i t s q u e p e r m i t e o endereçamento d i r e t o a t é 64K b y t e s d e memória, e uma p i l h a ( s t a c k ) e x t e r -

n a , q u e pode ser d e f i n i d a e m q u a l q u e r p o n t o do e s p a ç o e n d e

-

r e ç á v e l d e s s a memória. E s s a p i l h a p e r m i t e , d e forma p r a t i -

camente i l i m i t a d a , o encadeamento d e s u b r o t i n a s , bem como o p e r a ç õ e s d e s a l v a / r e s t a u r a do c o n t e x t o d a máquina. A f i l o -

s o f i a d e b a r r a s a d o t a d a no 8080A (16 l i n h a s de e n d e r e ç o e o i t o l i n h a s b i d i r e c i o n a i s de d a d o s ) é u s a d a p a r a f a c i l i t a r a i n t e r f a c e com a memória e e n t r a d a / s a í d a .

O c o n j u n t o d e i n s t r u ç õ e s do 8080A p e r m i t e uma programação e f i c i e n t e . O g r u p o de i n s t r u ç õ e s envolvendo o acumulador i n c l u i o p e r a ç õ e s a r i t m é t i c a s e l ó g i c a s com endereçamento d i r e t o , i n d i r e t o ( a t r a v é s d o s r e g i s t r a d o r e s ) e i m e d i a t o . O grupo d e MOVE, LOAD e STORE p e r m i t e que se troquem dados d e 8 ou 16 b i t s e n t r e a memória, o s r e g i s t r a d o r e s e o acu -

mulador, u t i l i z a n d o q u a l q u e r um d o s modos d e endereçamento. A s i n s t r u ç õ e s d e J U M P i n c o n d i c i o n a l , c o n d i c i o n a l ou compu -

t a d o p o s s i b i l i t a m d e s v i o s a d i f e r e n t e s p o r ç õ e s d e um programa. O manuseio de s u b r o t i n a s é e f e t u a d o p o r meio d a s i n s t r u ç õ e s de CALL e RETURN c o n d i c i o n a l ou i n c o n d i c i o n a l . A s i n s t r u ç õ e s de RESTART s ã o u t i l i z a d a s n a o p e r a ç ã o de i n

-

t e r r u p ç ã o . O 8080A p o s s u i , a i n d a , i n s t r u ç õ e s que permitem i n c r e m e n t a r e d e c r e m e n t a r a memória, o s r e g i s t r a d o r e s g g r a i s , o acumulador, o s r e g i s t r a d o r e s d u p l o s e o a p o n t a d o r d a p i l h a .

A memória t i p o l e r / e s c r e v e r , RAMs e s t á t i c a s 8111 da INTEL, t o t a l i z a n d o 4 Kb

,

compreende o e s p a ç o e n d e r e ç á v e l de 3C0016 a 3FFF16. Tem p o r f i n a l i d a d e p e r m i t i r o armazenamento de dados e s e r v i r d e r a s c u n h o p a r a o s c á l c u l o s . A memória do t i p o " l e i t u r a s o m e n t e " , EPROMs 8708 d a I N T E L , apagáveis por u l t r a - v i o l e t a , com c e r c a d e 4Kb, e n d e r e ç á v e l d e 000016 a OFFF16, d e s t i n a - s e a o armazenamento permanente de t o d o o s o f t w a r e . O tempo d e ambas a s memórias é da ordem do c i -

c10 d a 8080A, não n e c e s s i t a n d o e l a s , p o r t a n t o , d e e s t a d o s d e e s p e r a ( r e q u i s i ç ã o de W A I T ) . A s i n t e r f a c e s visam a t e n d e r t a n t o a o s p e r i f é r i c o s do p a i

-

n e l ( i n t e r n o s a o c o n t r o l a d o r ) , q u a n t o a o s do s i s t e m a (e5 t e r n o s a o c o n t r o l a d o r ) , p o r meio de l i n h a s p a r a l e l a s , p r g v e n i e n t e s d e t r ê s i n t e g r a d o s d e i n t e r f a c e a m e n t o t i p o P P I 8255 (programmable p e r i p h e r a l i n t e r f a c e ) . A 8255, p o r ser p r o g r a m á v e l , é d e a l t í s s i m a f l e x i b i l i d a d e , p o i s s e u modo de o p e r a ç ã o , d e t e r m i n a d o p o r programação p r é - v i a , f a z com q u e e l a s e a d a p t e a o s mais d i f e r e n t e s t i p o s de p r o t o c o l o que um p e r i f é r i c o p o s s a e x i g i r .

Um Único n í v e l d e i n t e r r u p ç ã o é d i s p o n í v e l ao sistema. Quan -

do uma r e q u i s i ç ã o d e i n t e r r u p ç ã o é r e c o n h e c i d a p e l a UCP, o componente 8228 f o r ç a a e x e c u ç ã o d e uma instrução de RES

-

TART 7 . O p r o c e s s a d o r , respondendo, suspende o programa em andamento, e p a s s a a e x e c u t a r a r o t i n a d e s e r v i ç o d a i n -

t e r r u p ç ã o , no e n d e r e ç o 003816 d a memória, independentemen

-

t e da origem da i n t e r r u p ç ã o , e x t e r n a ou i n t e r n a .

b) PAINEL DE CONTROLE

O p a i n e l de c o n t r o l e do microcomputador tem p o r f i n a l i d a d e a c i o n a r o c o n t r o l a d o r e p e r m i t i r a operação do s i s t e m a , de um modo c o n v e r s a c i o n a l , dispondo, p a r a i s s o , dos seguintes elemen -

t o s : b o t ã o l i g a / d e s l i g a , b o t ã o de i n t e r r u p ç ã o , t e c l a d o numéri -

co e d i s p l a y a l f a n u m é r i c o .

I N I C I A R

A

LIGAR

0

Uma vez acionado, l i g a o c o n t r o l a d o r e comanda um RESET pa _- r a o microcomputador.

Permite ao operador provocar uma i n t e r r u p ç ã o ( e x t e r n a ) na Uup do c o n t r o l a d o r , assumindo o c o n t r o l e do s i s t e m a em q u a l q u e r e t a p a do processamento.

O t e c l a d o D I G I P O N T O p o s s u i ao t o d o doze t e c l a s . Dez d e l a s correspondem a o s d í g i t o s O a 9 , sendo a s duas r e s t a n t e s , t e c l a s de c o n t r o l e , i s t o é, ENTRA ( e n t e r ) e APAGA ( c l e a r )

.

O t e c l a d o é i n t e r f a c e a d o à UCP, a t r a v é s da 8255. Seu "de bouncing" é f e i t o p o r s o f t w a r e .

DISPLAY O d i s p l a y u t i l i z a d o é o SSD1000-0041 d a Burroughs. P o s s u i 16 p o s i ç õ e s p a r a e x i b i ç ã o de c a r a c t e r e s a l f a n u m é r i c o s . Ca - da c a r a c t e r é e x i b i d o numa m a t r i z d e 5 x 7 p o n t o s , com es

-

paçamento de d u a s c o l u n a s e n t r e o s c a r a c t e r e s . O s c a r a c t e

-

res s ã o e x i b i d o s c o l o c a n d o - s e o c ó d i g o b i n á r i o r e s p e c t i v o d e 6 b i t s n a s l i n h a s d e e n t r a d a d e d a d o s , um a um, p a r a c a d a p o s i ç ã o do d i s p l a y . Um g e r a d o r d e c a r a c t e r e s f o r n e c e a t é 6 4 t i p o s d e c a r a c t e r e s d i f e r e n t e s . Quando da edição d e uma mensagem, o p r i m e i r o c a r a c t e r e n t r a na p o s i ç ã o mais a e s q u e r d a do d i s p l a y e o s c a r a c t e r e s s u b s e q ü e n t e s entram se -

q ü e n c i a l m e n t e no próximo e s p a ç o d i s p o n í v e l à d i r e i t a . O c ó d i g o do c a r a c t e r deve ser c o l o c a d o n a s linhas d e e n t r a d a d u r a n t e 33 u s e c aproximadamente. O s c a r a c t e r e s vão sendo a p r e s e n t a d o s a t é o 1 6 9 , i n d o o 179 p a r a o l u g a r do p r i m e i -

r o à e s q u e r d a . O d i s p l a y pode ser apagado a q u a l q u e r tem -

PO

A i n t e r f a c e do d i s p l a y com a UCP é f e i t a a t r a v é s d a mesma

8255 que f a z a i n t e r f a c e com o t e c l a d o . s ã o u t i l i z a d a s o i - t o l i n h a s p a r a a comunicação e n t r e d i s p l a y e UCP, d a s q u a i s s e i s s ã o a s l i n h a s d e dados e d u a s s ã o p a r a c o n t r o l e ( C l e a r e Data P r e s e n t ) . A l i n h a Data P r e s e n t é u t i l i z a - da p a r a i n d i c a r a o d i s p l a y q u e deve r e t i r a r o c ó d i g o d e um c a r a c t e r e n v i a d o n a s l i n h a s d e d a d o s . A l i n h a C l e a r e u t i l i z a d a p a r a l i m p a r o d i s p l a y ( C l e a r D i s p l a y ) .

R A D A R M R S M O T O R O L A

O Radar MRS Motorola é um s i s t e m a de p o s i c i o n a m e n t o c i r c u l a r f a b r i c a d o p e l a MOTOROLA. C o n s i s t e de uma u n i d a d e Receptara/ T r a n s m i s s o r a l i g a d a a um c o n s o l e d i g i t a l , c o l o c a d o s na u n i d a -

de móvel que s e d e s e j a p o s i c i o n a r , e de d o i s a q u a t r o T r a n s -

p o n d e r s de Radar i n s t a l a d o s e m l o c a i s d e c o o r d e n a d a s c o n h e c i

-

d a s ( ~ s t a ç õ e s d e T e r r a ) . O c o n s o l e i n d i c a , d e forma a l t e r n a d a e q u a s e c o n t i n u a , a d i s t â n c i a da unidade móvel a duas d e s s a s e s t a ç õ e s f i x a s , p r e v i a m e n t e s e l e c i o n a d a s .

O MRS o p e r a com o p r i n c í p i o b á s i c o do r a d a r de p u l s o s . A u n i -

dade de ~ e c e ~ ~ ~ o / ~ r a n s m i s s ~ o ( R / T )

,

q u e é montada a bordo dcr

_rng

vel, é usada p a r a i n t e r r o g a r o s d o i s t r a n s p o n d e r s de r a d a r . O tempo d e c o r r i d o , e n t r e o s i n a l d e i n t e r r o g a ç ã o t r a n s m i t i d o e c a d a um d o s s i n a i s d e r e s p o s t a r e c e b i d o s p e l a R / T , é usado pa - r a d e t e r m i n a r a d i s t â n c i a a c a d a um d o s t r a n s p o n d e r s . A d i s - t â n c i a , medida em m e t r o s , e a i n d i c a ç ã o do t r a n s p o n d e r a e l a c o r r e s p o n d e n t e s ã o e x i b i d o s p e l o Console MRS. E s t a s mesmas i n - formações s ã o a i n d a , d i s p o n í v e i s , no f o r m a t o BCD p a r a l e l o , a t r a v é s d e um c o n e c t o r no p a i n e l t r a s e i r o do Console. CONSOLE MRS

O s i s t e m a admite apenas d o i s p o n t o s de r e f e r ê n c i a : CANAL A e CANAL B. O o p e r a d o r do s i s t e m a deve e s c o l h e r , então, q u a l t r a n s p o n d e r s e r á colocado no CANAL A e q u a l no CANAL B. E s t a e s c o l h a é f e i t a g i r a n d o - s e , no console,^ b o t ã o de cada c a n a l p a r a a p o s i ç ã o que i n d i c a o código do t r a n s p o n d e r selecionado. A unidade R/T f a z uma i n t e r r o g a ç ã o s e l e t i v a dos dois t r a n s p o n -

d e r s s e l e c i o n a d o s , comutando o s s e u s c ó d i g o s d e i n t e r r o g a ç ã o .

O c i c l o de uma medição do MRS s e i n i c i a p o r meio de um s i n a l modulador, e m i t i d o p e l o c o n s o l e , que a t i v a o t r a n s m i s s o r da R / T , fazendo-o i r r a d i a r um s i n a l de R F ( r á d i o f r e q t i ê n c i a ) , c o - d i f i c a d o , em s u a a n t e n a . Ao mesmo tempo, o t r a n s m i s s o r p a s s a um s i n a l de c o n t r o l e p a r a o c o n s o l e , que f a z d i s p a r a r o s con

_-

t a d o r e s de d i s t â n c i a . Enquanto i s s o , e s s e s i n a l i n t e r r o g a d o r , é p r o c e s s a d o , e uma r e s p o s t a é g e r a d a p e l o t r a n s p o n d e r s e l e

-

cionado. O s i n a l de r e s p o s t a , r e c e b i d o na a n t e n a do R/T, é passado ao c o n s o l e , como s i n a l de p a r a d a p a r a o s c o n t a d o r e s de d i s t â n c i a , e n c e r r a n d o o c i c l o da medição. UNIDADE RECEPÇÃO/TRANSMISSÃO (R/T)

O Receptor/Transmissor c o n s i s t e de uma unidade R F ( r á d i o f r e q t i ê n c i a ) e um p r o c e s s a d o r de v í d e o . A unidade R F con _- t é m um r e c e p t o r e um t r a n s m i s s o r na banda C , uma f o n t e de p o t ê n c i a e c i r c u i t o s a s s o c i a d o s . A função do p r o c e s s a d o r de v í d e o é t r a n s m i t i r o s i n a l de modulação do c o n s o l e pg r a o t r a n s m i s s o r e o s i n a l do r e c e p t o r p a r a o console. CONSOLE MRS

O c o n s o l e f a z t o d o o processamento dos dados. E s t a unida

_-

de c o n s i s t e de um c i r c u i t o c o d i f i c a d o r - d e c o d i f i c a d o r , um c i r c u i t o p a r a contagem d a s d i s t â n c i a s , um comutador de c a n a l , um d i s p l a y numérico e uma f o n t e de p o t ê n c i a . A fon _- t e de p o t ê n c i a f o r n e c e a s v o l t a g e n s de operação p a r a o c o n s o l e e p a r a o R/T.

O c á l c u l o d e uma l e i t u r a começa, a p a r t i r d a c o n c l u s ã o do q u i n t o c i c l o d e medição d e um c a n a l . O número armazenado no c o n t a d o r d e d i s t â n c i a s é d i v i d i d o p o r 5 , e o r e s u l t a -

do é c o n v e r t i d o e m m e t r o s e e x i b i d o p e l o d i s p l a y n k r i c o . S i m ~ l t a n e a r n e n t e ~ a c e n d e - s e o i n d i c a d o r do c a n a l c o r r e s p o n -

d e n t e . Essas c i n c o medidas

t ê m

a f i n a l i d a d e de diminuirem o d e s v i o médio d a d i s t â n c i a . A i n f o r m a ç ã o d e d i s t â n c i a e o c a n a l a o q u a l p e r t e n c e e s s a d i s t â n c i a s ã o também f o r n e -

tidos no f o r m a t o BCD, p a r a acoplamento e m computadores ou

i m p r e s s o r a s . O comutador de c a n a l c o n t r o l a a i n t e r r o g a ç ã o a l t e r n a d a e s e q u e n c i a l d o s c a n a i s - A e

-

B. A v e l o c i d a d e com que a s medidas s ã o a p r e s e n t a d a s pode ser r e g u l a d a de uma p o r segundo a t é uma em c a d a 1 0 s e g u n d o s , p o r meio de um b o t ã o no p a i n e l f r o n t a l , quando em o p e r a ç ã o o f f - l i n e . No modo remoto, a v e l o c i d a d e é f i x a , compreendendo a a p r e s e n . -

t a ç ã o de c a d a 1 ; i t u r a em 5 . 7 m s . TRANSPONDER O t r a n s p o n d e r c o n s i s t e de uma u n i d a d e RT ( r e c e p t o r / t r a n s - m i s s o r ) na banda C , e de um d e c o d i f i c a d o r de p u l s o s , p a r a o r e c o n h e c i m e n t o do c ó d i g o d o s p u l s o s d e i n t e r r o g a ç ã o que chegam a t é e l e . O s t r a n s p o n d e r s d e RADAR s ã o i n s t a l a d o s e m l o c a i s c o n h e c i

-

d o s e servem como p o n t o d e r e f e r ê n c i a . O s t r a n s p o n d e r s re - cebem a s i n t e r r o g a ç õ e s c o d i f i c a d a s o r i u n d a s do R/T. E s s a s i n t e r r o g a ç õ e s s ã o d e t e c t a d a s , a m p l i f i c a d a s e d e c o d i f i c a - d a s p e l o s t r a n s p o n d e r s e , dependendo do e s p a ~ a m e n t o d o s p u l s o s d e i n t e r r o g a ç ã o ( c ó d i g o p a r a o q u a l o t r a n s p o n d e r f o i a j u s t a d o ) , r e s u l t a uma r e s p o s t a do t r a n s p o n d e r . A s f r e q u ê n c i a s d e i n t e r r o g a ç ã o e d e r e s p o s t a e s t ã o f o r a d a banda p a s s a n t e normal d o s r e c e p t o r e s de RADAR.

P L O T A D O R H O U S T O N 6 6 5 0

O p l o t a d o r HOUSTON 6650 é um p l o t t e r i n c r e m e n t a l b i - d i r e c i o

-

n a l , capaz de o p e r a r com d i f e r e n t e s t i p o s d e s i n a i s . O p l o t a -

d o r u t i l i z a m o t o r e s i n c r e m e n t a i s b i - d i r e c i o n a i s p a r a o s e i -

x o s da pena e do p a p e l , c a p a z e s d e produzirem i n c r e m e n t o s d e

O . l m m (STEP)

.

O s m o t o r e s executam um s t e p d e deslocamento quan

-

do a e n t r a d a p e r c e b e uma t r o c a d e i n f o r m a ç ã o de e s t a d o . O mo -

vimento da pena e o do p a p e l s ã o i n d e p e n d e n t e s . A combinação d e s s e s movimentos p e r m i t e o d e s l o c a m e n t o r e l a t i v o d a pena s o -

b r e o p a p e l em o i t o d i r e ç õ e s f u n d a m e n t a i s . A v e l o c i d a d e do p l o t a d o r é d e 18000 i n c r e m e n t o s p o r minuto. O p l o t a d o r execu -

t a , também, movimentos d e ' p e n a a o a l t o ' (PEN U P ) e d e ' p e n a a b a i x o ' ( P E N DOWN)

.

O p l o t a d o r , a p ó s s e r l i g a d o , pode s e r c o l o c a d o e m d o i s modos d e o p e r a ç ã o : o n - l i n e ou o f f - l i n e . A o p e r a ç ã o o f f - l i n e permi

-

t e a o u s u á r i o , a t r a v é s d e b o t õ e s d e comando, i n i c i a l i z a r ( c o

-

l o c a r n a o r i g e m ) a p o s i ç ã o da pena s o b r e a c a r t a do plotador, a n t e s do i n í c i o d a plotagem. No modo o n - l i n e ( r e m o t o ) , o p l g t a d o r é a c i o n a d o p o r p u l s o s de comando,enviados em s u a e n t r a -

d a , p o r s e i s l i n h a s d e dados compreendendo: PEN U P , PEN DOWN, X + , X - , Y+ e Y-. O s t a t u s (BUSY, NOT-BUSY) do p l o t a d o r não é f o r n e c i d o d u r a n t e a e x e c u ç ã o do comando. Cada comando, e x c e -

t o PEN-UP/DOWN, t e m a d u r a ç ã o aproximada d e 300 m s . Comandos e n v i a d o s em espaçamento i n f e r i o r a esse tempo ou i n c o n s i s t e n -

2.4

-

FUNCIONAMENTO DO SISTEMA SPE

O funcionamento do sistema SPE é regido por cinco módulos de

software que compõem o seu programa de posicionamento (pro -

grama principal). Esses módulos são: DE PARTIDA, DE INTERRUP -

ÇÃO, DE DADOS, DE PREPARO e DE TEMPO REAL. A passagem do con -

trole do sistema a cada um desses módulos se faz, em sua se -

qaência lógica, na seguinte ordem: PARTIDA, DADOS, PREPARO e

TEMPO REAL. O módulo de INTERRUPÇÃO auxilia o sistema na

transferência do controle entre módulos. O diagrama abaixo, esquematiza o funcionamento do SPE através dos módulos.

L I G A R

7

M O D U L O WAIT- A G U A R D A I N T E R R U P C ~ O . E N T R A - A G U A R D A T E C L A D O . SER ATIVADO.

1

M R S - R A D A R M R S . i e - INTERRUPÇÃO E X T E R N A M O D U L O _L D E D A D O S

t

i e i M O D U L O D E P R E P A R O J a W W O a o o D E T E M P O R E A L J a O 5 I

Em seguida iniciaremos o detalhamento do funcionamento do