uma reflexão sobre os 28 anos de pesquisa no laboratório de integração de software e hardware da...
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O Laboratório de Integração de Software e Harwdware da UFSC foi fundado em março de 1984 com a missão de desenvolver pesquisas na fronteira entre hardware e software. Desde então, vem desenvolvendo soluções inovadoras para o desenvolvimento de sistemas computacionais dedicados através da agregação de componentes de hardware e de software previamente validados. Esta caminhada conduziu o grupo por importantes áreas de aplicação, incluindo redes de computadores, telemedicina, televisão digital, telecomunicações e, mais recentemente, cidades inteligentes, smart grid e a Internet das coisas. Prestes a completarem 30 anos, tem nesta apresentação uma reflexão sobre a caminhada até o presente com o objetivo de traçar diretrizes para o futuro próximo.TRANSCRIPT
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Laboratório de Integração de Software e Hardware
28 Anos de Pesquisa
Prof. Dr. Antônio Augusto Fröhlich
[email protected]://www.lisha.ufsc.br/
Abril de 2012
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LISHA
Fundado em março de 1984 para promover a pesquisa na fronteira entre hardware e software
Gerações:
1984-19921992-19971997-20012002- Prof. Fröhlich
Período Líder FocoProf. Specialski Redes de ComputadoresProf. Leite Redes, TMN e SOProf. Wangenheim Telemedicina
Sistemas Embarcados
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Orçamento Anual de Pesquisa
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012*0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
R$ mil
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Produção Científica
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012*0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
InternacionalNacional
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Colaboradores Atuais
Professores (8)Associados (6)Doutorandos (5)Mestrandos (10)Graduandos (7)Administração (2)
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Inovação
UFSC
LISHA EmpresasCursos
conhecimento inovação
ProdutoEnsino Pesquisa
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Parcerias
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Sistemas Embarcados
“Hardware e software que formam um component de um sistema maior, o qual se espera que opere sem intervenção humana.” [Foldoc]
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Integração Extrema
Avanços recentes da microeletrônica nos permitem integrar projetos complexos de hardware em um único chip
Com o software adequado, podemos falar em Embedded System-On-a-Chip
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[Black & Donovan, 2009]
Complexidade de Projeto
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módulos VB Javaclasses
1960
funções
OO++
1970 1980 1990 20xx
modelos
plataformasHDL IPsISACIscircuítos
SOFTWARE
HARDWARE
Componentes
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ADDI $SP,$SP,–8SW $A0,4($SP)SW $RA,0($SP)
assembly
for(int i = 0;i < 10;++i)do_something(i);
always @(sel or a or b)begin if(sel == 1) f = a; else f = b;end
linguagens de alto nível
modelos
transistor porta lógica RTL
Níveis de Abstração
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Hardware x Software
C1
C2 C3C2C1 C3
class C1 { … C2 c2; … void c1_behavior(){ … c2.operation0(...); … c2.operation1(...); ... } ...};
SC_MODULE(C1) { … sc_port<...> *outport; … void c1_behavior(){ … outport->operation0(...); … outport->operation1(...); ... } ...};
TLM OOP
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CIA² Project
Building Smart Cities: from environment instrumentation to application development
Network of 18 Brazilian Universities Sponsored by CTIC
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CIA² Research Network
IECOMUFALUFF
UFMGUFPAUFRJUFSCUNB
UNIFORPUC-RIO
UFESUFG
UFOPUFPRUFRNUFSJ
UNICAMPUSP
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CIA² Challenge: Integration
Picture by ZTE
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UFMG: Urban Traffic Monitoring
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UFPR: Climate Monitoring
cause
effect
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USP: River Monitoring
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UFSC/LISHA: Internet of Things
Trillions of objects Parallel, asynchronous
events Self-configuring,
dependable, energy-aware wireless sensor network
Aware of time and space Started with RFIDs
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OpenEPOS@EPOSMote
swhw
Application
EP
OS
Hardware Mediators
ARM7IEEE
802.15.4EPOSMote
Sen / Act
Sensor X
Actuator Y
System Abstractions
Memory Power
Network
C-MAC
IP
TCP
SensorsActuators
Process
EPOSMote Sen / Act
Sensor X
Power
Actuator Y
Source I
Source II
ARM7
Radio
Oscillator
Antenna
I2C UART
ADC
SPI
Rx/Tx
Memory
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Green Building: Power Generation
Amorph Silicon a-SI – PVL 144 (27,648 kWp) Crystalline Silicon c-SI – Pluto 205 (7,995 kWp)
CIGS – ASCENT 140 (6,720 kWp) Crystaline Silicon c-SI – Pluto 205 (7,790 kWp)
Block A - 35,643 kWp
Block B - 14,51 kWp TOTAL POWER 50,153 kWp
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UNB – Apr 2011 Antônio Augusto Fröhlich (http://www.lisha.ufsc.br) 27 / 32
Green Building: Smart Outlet
Standard outlet PLC communication
● Sensors● Actuators● Control
Energy meter Low-power standby
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UFSC Research Center on Renewable Energies
InPETRO
Instituto
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UFSC Research Center on Renewable Energies
■ Parking■ Work■ Toilets ■ Living■ Moving■ Access
5000 m²
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SIBRATEC
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EngenhariaElétrica
Ciênciada
Computação
SistemasEmbarcados
Educação para SE
Sistemas embarcados são frutos de projetos intrinsecamente multidisciplinares
Profissional ainda não preparado adequadamente pelas universidades
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Final Remarks
Now is the right time to make our Cities smarter IoT is a fundamental piece of future Smart Cities First Smart Cities demonstrators
● PC and smartphone technology●Oversized, hard to verify, not green
● Ordinary TCP/IP (v4/v6)●No notion of time and space
Next technological milestones● Cross-layer optimization (protocol integration)
●Routing, transport, positioning, timing●Service-oriented elements
● Dynamic adaptation●Reactive adaptation of parameters (e.g. duty cycle)●Coordinated protocol alterations (aided by a meta-protocol)
● Privacy and Trustfulness