LOM3233 - Microprocessadores e Microcontroladores: Projetos e Aplicações

Microprocessors and Microcontrollers: Projects and Applications

• Créditos-aula: 4
• Créditos-trabalho: 0
• Carga horária: 60 h
• Ativação: 01/01/2026
• Semestre ideal: EF6
• Departamento: Engenharia de Materiais

Objetivos

Introduction to microprocessors and microcontrollers. Architecture and operation. Addressing modes and instruction set. Programming in C/C++/Python. Peripherals: GPIO, ADC/DAC, timers, PWM, serial (UART, SPI, I²C) and wireless (Wi-Fi, Bluetooth) communication. Development of embedded systems for automation and control. Applications in Internet of Things (IoT) and Cloud Computing. Integration with wireless networks and data platforms.

Docente(s) Responsável(eis)

• Introdução a microprocessadores e microcontroladores. Arquitetura e funcionamento. Modos de endereçamento e conjunto de instruções. Programação em C/C++/Python. Periféricos: GPIO, ADC/DAC, timers, PWM, comunicação serial (UART, SPI, I²C) e sem fio (Wi-Fi, Bluetooth). Desenvolvimento de sistemas embarcados para automação e controle. Aplicações em Internet das Coisas (IoT) e Computação em Nuvem. Integração com redes sem fio e plataformas de dados.
• A disciplina tem como objetivo fornecer aos alunos uma base sólida em microprocessadores e microcontroladores, capacitando-os a projetar e implementar sistemas embarcados para aplicações diversas, incluindo automação, instrumentação e controle. Além disso, busca explorar a integração desses dispositivos com Internet das Coisas (IoT) e Computação em Nuvem, permitindo a criação de sistemas inteligentes e conectados.
• 1.Introdução aos Microprocessadores e Microcontroladores\nDiferenças entre microprocessadores e microcontroladores\nAplicações em automação, instrumentação e sistemas embarcados\nArquiteturas RISC e CISC\n2.Arquitetura e Programação de Microcontroladores\nEstrutura interna: Unidade lógico-aritmética (ALU), registradores, barramentos e memórias\nModos de endereçamento e conjunto de instruções\nDesenvolvimento de firmware: linguagens C e C++\nUso de IDE e simuladores (Arduino IDE, STM32CubeIDE, Wokwi, Tinkercad, QEMU)\n3.Interfaces e Periféricos\nGPIO (General Purpose Input/Output)\nConversores Analógico-Digital (ADC) e Digital-Analógico (DAC)\nTemporizadores, interrupções e PWM\nComunicação serial: UART, SPI, I²C\nInterface com sensores e atuadores\n4.Desenvolvimento de Sistemas Embarcados\nPrincípios do projeto de hardware e software para sistemas embarcados\nIntrodução a Real-Time Operating Systems (RTOS)\nProgramação de dispositivos embarcados de uso industrial e acadêmico\n5.Aplicações em Internet das Coisas (IoT)\nConceitos e arquiteturas de IoT\nProtocolos de comunicação IoT: MQTT, CoAP e HTTP\nDesenvolvimento de aplicações IoT com ESP32, Raspberry Pi e ARM Cortex-M\nConectividade sem fio: Wi-Fi, Bluetooth e LoRaWAN\n6.Computação em Nuvem e Sistemas Conectados\nIntegração de microcontroladores com serviços de nuvem\nPlataformas IoT para monitoramento remoto (AWS IoT, Google Cloud IoT, Microsoft Azure IoT)\nArmazenamento e análise de dados na nuvem\nSegurança e criptografia em dispositivos IoT\n7.Aplicações Práticas e Projetos\nAutomação residencial e industrial\nMonitoramento de sensores em tempo real\nControle remoto de dispositivos via nuvem\nImplementação de um protótipo IoT com coleta e análise de dados
• A disciplina será ministrada por meio de uma abordagem ativa e aplicada, combinando conceitos teóricos com práticas computacionais. O curso será estruturado em aulas expositivas, estudos de caso, atividades práticas e projetos. Análise de artigos científicos e relatórios técnicos sobre microprocessadores e microcontroladores.

Programa resumido

A avaliação do aprendizado dos alunos será contínua ao longo do semestre, incluindo participação e engajamento por meio de discussões em aula, participação nos estudos de caso e análise de artigos e vídeos, contribuições nos projetos e entrega de listas de exercícios e atividades práticas. Projeto final por meio de desenvolvimento de um projeto aplicado utilizando microprocessadores ou microcontroladores com apresentação oral e relatório técnico detalhado.

The course aims to provide students with a solid foundation in microprocessors and microcontrollers, enabling them to design and implement embedded systems for various applications, including automation, instrumentation and control. In addition, it seeks to explore the integration of these devices with the Internet of Things (IoT) and Cloud Computing, enabling the creation of intelligent and connected systems.

Programa

Participação nas atividades em sala de aula (PA): 10% da nota final Entrega das listas de exercícios e atividades práticas (PE): 20% da nota final Apresentação de seminários e resenhas críticas com base em artigos científicos ou estudo de casos de aplicação de microprocessadores e microcontroladores (PS): 20% da nota final. Projeto final (PF): 50% da nota final Cálculo da nota final (NF) = 0,1PA + 0,2PE + 0,2PS + 0,5PF

The course will be taught using an active and applied approach, combining theoretical concepts with computational practices. The course will be structured around lectures, case studies, practical activities and projects. Analysis of scientific articles and technical reports on microprocessors and microcontrollers.

Avaliação

• Método: A recuperação será constituída pela entrega de novo projeto final de aplicação de microprocessadores. A nota será calculada pela média aritmética da NF e a nota do projeto de recuperação.
• Critério: ALEXANDRE, Jean Labrosse. Real-Time Embedded Systems: Beyond the Basics with ARM Cortex-M Microcontrollers. CRC Press, 2021. COLLE, Neil. ESP32 Development Using the Arduino IDE: Mastering Internet of Things (IoT). Elektor, 2021. DOGAN, Vedat Coskun. Programming with ESP32: Getting Started with ESP-IDF and FreeRTOS. Independently Published, 2022. DRESNER, Daniel. The Internet of Things and Cybersecurity Handbook. Wiley, 2022. HURWITZ, Judith; BLLOR, Robin; KAUFMAN, Marcia; HALPER, Fern. Cloud Computing for Dummies. Wiley, 2020. LEWIS, James. Programming with STM32: Getting Started with the Nucleo Board and C/C++. Elektor, 2022. MOHAMED, Muhammad Ali. ESP32 Programming for Beginners: The Ultimate Guide to Mastering MicroPython, C and Arduino Programming with ESP32. Kindle Direct Publishing, 2023. NISCHAL, H. Microcontroller and Embedded System Concepts: ARM & ESP32 Programming with Applications. Kindle Direct Publishing, 2023. NOERGAARD, Tammy. Embedded Systems Architecture: A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers. 2. ed. Elsevier, 2018. PETHURU, Raj; RAMAM, Anupama C.; KAWAGUCHI, Takanori. Internet of Things: Enabling Technologies, Security and Social Implications. CRC Press, 2021. PEREIRA, Marco Schwartz. Internet of Things with ESP8266. Packt Publishing, 2016. STALLINGS, William. Computação em Nuvem: Princípios e Paradigmas. Pearson, 2012. YIU, Joseph. The Definitive Guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors. 3. ed. Newnes, 2013. VALVANO, Jonathan W. Embedded Systems: Introduction to ARM Cortex-M Microcontrollers. 3. ed. CreateSpace, 2017.
• Norma de recuperação: Artigos de revistas especializadas

Bibliografia

519033 - Carlos Yujiro Shigue

Requisitos

• LOM3263: Eletrônica Fundamental e Aplicada (Requisito fraco)

Oferecimento