Proposta de solução embarcada utilizando DSP + Rede CAN + Beaglebone Black (BBB)

Solução embarcada com DSP

O desenvolvimento de soluções integradas em sistemas embarcados é notável pelos desenvolvedores destas aplicações. Entretanto, há alguns aspectos que dificultam o progresso dos estudos, como falta de documentação e experiência. A fim de complementar o artigo “Aplicação de rede CAN com BeagleBone Black e Python“ apresentado pelo Bruno Oliveira e utilizado como uma das bases deste, iremos apresentar o resumo do trabalho de conclusão de curso “Proposta de estrutura para sistema de controle e supervisão de uma bancada de geração de energia elétrica híbrida de pequeno porte utilizando Beaglebone Black e rede CAN”. O objetivo geral do trabalho foi criar uma proposta (Figura 1) de um sistema que faça o acoplamento de uma bancada de um sistema de geração de energia elétrica híbrida de pequeno porte.

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Figura 1 – Proposta criada para solução

Fonte: Autoria própria

Especificamente:

  1. Estudo e uso de uma rede de comunicação industrial (CAN).
  2. Estudo e uso de uma plataforma embarcada (Beaglebone Black).
  3. Estudo e uso de frameworks que possibilitem a comunicação externa (React) e interna (Flask) dos dados provindos do dispositivo embarcado (Beaglebone Black).
  4. Estudo e uso de um hardware que seja capaz de enviar e captar geração de sinais (DSP).
  5. Estudo e montagem do circuito integrado entre a rede de comunicação, placa embarcada e dispositivo de sinais elétricos.
  6. Estabelecer uma rede de comunicação entre os materiais utilizados, com a estruturação de um protocolo para recebimento e envio de controle.
  7. Desenvolver um protótipo de sistema em um computador embarcado que receba os dados, e envie os acionamentos para os componentes conectados em rede.
  8. Desenvolver um protótipo de um sistema web do lado do usuário que permita visualizar os componentes de bancada e gráficos das variáveis controladas.

Estratégia

Através da literatura e recursos disponíveis, verificou-se e decidiu-se que o sistema embarcado (BBB) e o processador digital de sinais (DSP) deveriam ser utilizados. Isto, a fim de criar um sistema supervisório web com o auxílio das linguagens Python e React em comunicação com a rede CAN, como um meio viável e centralizador, tanto de informações de controle das variáveis do laboratório, quanto de operação.

Há uma comunicação bidirecional entre o computador externo e o BBB através do protocolo SSH (Secure Shell). O Beagle possui um Webservice que recebe e envia mensagens para o barramento CAN (circuito), em que este se comunica também de forma bidirecional com o DSP 28335. Os sinais enviados para o DSP são interpretados por arquivos criados no Code Composer Studio (CCS v8) em que é possível receber e enviar comandos para o barramento, bem como analisar os envios para acionar componentes do próprio dispositivo. Para compreensão da montagem dos dispositivos, observamos através da Figura 2, o DSP (placa superior verde), barramento CAN (circuito na placa bege) e a placa embarcada (dispositivo preto inferior).

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Figura 2 – Proposta criada para solução Fonte: Autoria própria

Materiais utilizados:

  • 1 dispositivo embarcado (Beaglebone Black – BBB).
  • 1 cartão micro SD de 4 GB (pode ser de mais quantidade de memória).
  • 1 “imagem” (distribuição, instalação) do Debian 9 LXQT para o BBB (disponível no site oficial do dispositivo).
  • 2 módulos seriais Can Bus Tja1050 (Transceivers).
  • 1 Digital Signal Processor (DSP) [Processador Digital de Sinal em tradução livre].
  • 2 resistores de 120 ohms (pode-se fazer associação em paralelo ou em série com outros resistores até completar 120 ohms).
  • 1 protoboard ou placa de circuito impresso.
  • Cabos (jumpers) para conexões entre componentes.
  • 1 conversor bidirecional de 5 V para 3,3 V.
  • Linguagem de programação Python.
  • Linguagem de programação React JS.
  • Terminal de comando do sistema operacional instalado dentro do Beaglebone Black.

Conclusão

O presente artigo é um resumo do trabalho de conclusão de curso realizado. O trabalho foi dividido de forma geral em três etapas: montagem de rede CAN, integração do BBB + DSP com a rede CAN e codificações para os dispositivos utilizados.

Durante a realização do projeto percebeu-se a falta ou pouca documentação sobre algumas circunstâncias, principalmente quando houve erros. Como uma forma de contribuir com a sociedade nesse aspecto e para conhecimento das etapas, detalhes e desafios do projeto, acesse aqui .

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Olá! Sou técnica em informática e estudante em Engenharia da Computação pelo CEFET-MG. Pesquisadora voluntária em conversores de energia eólica e criadora/instrutora/gestora de projeto de extensão para programação de computadores com adolescentes são algumas das atividades que contam parte da minha história.

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