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ONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ
CCET - CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO
LUIZ RENATO HEY SCHMIDT
RAFAEL DA SILVA NEVES SERRANO
VALQUIRE DA SILVA DE JESUS
SISTEMA REMOTO DE MONITORAMENTO DE ALARME
(SRMA)
RELATÓRIO TÉCNICO FINAL
CURITIBA
LUIZ RENATO HEY SCHMIDT
RAFAEL DA SILVA NEVES SERRANO
VALQUIRE DA SILVA DE JESUS
SISTEMA REMOTO DE MONITORAMENTO DE ALARME
(SRMA)
RELATÓRIO TÉCNICO FINAL
Relatório Técnico Final apresentado à
disciplina de Projeto Final II do curso de
Engenharia da Computação da Pontifícia
Universidade Católica do Paraná, como
parte integrante da nota do 4º bimestre,
ministrada pelo Prof.º Luiz Lima Jr.
Orientador: Prof.º Ivan Jorge Chueiri.
CURITIBA
2011
LUIZ RENATO HEY SCHMIDT
RAFAEL DA SILVA NEVES SERRANO
VALQUIRE DA SILVA DE JESUS
FATORES MOTIVACIONAIS
Os alarmes automotivos atualmente disponíveis no mercado, em sua maioria,
não possuem nenhum tipo de sistema que avise o proprietário que a segurança de
seu veículo foi violada. Os alarmes que possuem esta característica são fornecidos
por empresas terceirizadas a um alto custo de instalação e obriga o usuário a pagar
uma assinatura mensal para o seu funcionamento.
PROFESSOR ORIENTADOR
________________________________
Prof.º Ivan Jorge Chueiri.
PROFESSOR EXAMINADOR
_______________________________
Prof.º Luiz Lima Jr.
RESUMO
O protótipo da central de alarme será desenvolvido com o uso de um micro
controlador e sensores de atuação, o relógio de pulso será o eZ430-Chronos-433 da
empresa Texas Instruments, o qual além de ser um relógio de pulso comum, possui
inúmeras funções como comunicação wireless e um ambiente totalmente
reprogramável, que permite ao usuário criar diversas aplicações. A comunicação
entre o protótipo da central de alarme e o relógio de pulso será feita via rádio
frequência. Será necessário ainda amplificar o sinal transmitido pela central para que
o raio de atuação do mesmo seja satisfatório. Todas as funções a serem geradas
para que o sistema funcione serão programadas em linguagem C e Assembly
usando o ambiente de programação IAR Embedded Workbench.
Palavras-chave : eZ430 Texas Instruments, Linguagem C, Microcontrolador,
Relógio, Rádio Frequência, Sensores.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Diagrama de Blocos do Projeto .................................................................. 9
Figura 2 - Esquema elétrico/lógico do Dispositivo Remoto ....................................... 10
Figura 3 - Fluxograma do Dispositivo Remoto parte 2. ............................................. 13
Figura 4 - Fluxograma do Módulo de Alarme. ........................................................... 15
Figura 5 - Protocolo SimpliciTi. .................................................................................. 16
Figura 6 - Diagrama geral do projeto. ........................................................................ 17
LISTA DE ABREVEATURAS E SIGLAS
A/D - Analog-to-digital converter
CPU - Central processing unit
RAM - Random Access Memory
RISC - Reduced instruction set computing
RF - Rádio Frequência
RX - Receiver
SoC - System on Chip
SRMA - Sistema Remoto de Monitoramento de Alarme
LISTA DE SÍMBOLOS
KB - Kilobyte
kbps - Kilobit por segundo
mA - Miliampère
MHz - MegaHertz
µA - Microampère
V - Volt
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 8
2 DETALHAMENTO DO PROJETO ......................... .................................................. 9
2.1 MÓDULO DO DISPOSITIVO REMOTO .......................................................... 10
2.2 FLUXOGRAMA DO DISPOSITIVO REMOTO ................................................. 11
2.3 MÓDULO DE ALARME ................................................................................... 14
2.4 FLUXOGRAMA DO MÓDULO DE ALARME ................................................... 14
3 PLANO DE TESTES E RESULTADOS ESPERADOS .......... ............................... 17
3.1 PRIMEIRO TESTE........................................................................................... 17
3.1.1 Descrição do primeiro teste ....................................................................... 17
3.1.2 Resultado esperado do primeiro teste ....................................................... 17
3.1.3 Funcionalidade validada no primeiro teste ................................................ 18
3.2 SEGUNDO TESTE .......................................................................................... 18
3.2.1 Descrição do segundo teste ...................................................................... 18
3.2.2 Resultado esperado do segundo teste ...................................................... 18
3.2.3 Funcionalidade validada no segundo teste ............................................... 18
3.3 TERCEIRO TESTE .......................................................................................... 18
3.3.1 Descrição do terceiro teste ........................................................................ 18
3.3.2 Resultado esperado do terceiro teste ........................................................ 19
3.3.3 Funcionalidade validada no terceiro teste ................................................. 19
3.4 QUARTO TESTE ............................................................................................. 19
3.4.1 Descrição do quarto teste ......................................................................... 19
3.4.2 Resultado esperado do quarto teste ......................................................... 19
3.4.3 Funcionalidade validada no quarto teste ................................................... 20
4 CONCLUSÃO ....................................... ................................................................. 21
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................ ................................................. 22
8
1 INTRODUÇÃO
Os alarmes automotivos atualmente disponíveis no mercado, em sua maioria,
não possuem nenhuma comunicação direta entre este e o usuário, que permita
informá-lo qualquer irregularidade com seu veículo foi violada, na maioria das vezes
o alarme continua soando até que o proprietário seja localizado e desligue o mesmo,
o que é muito desagradável em locais aonde este som pode vir a incomodar, como
perto de hospitais e escolas aonde este tipo de acontecimento é passível de
punição, além do fato de que quanto mais cedo se esta ciente que o alarme foi
disparado, maiores são as chances de que alguma atitude possa ser tomada com
sucesso.
Os alarmes que possuem esta característica são fornecidos por empresas
terceirizadas a um alto custo de instalação e obriga o usuário a pagar uma
assinatura mensal para o seu funcionamento.
Nosso objetivo neste projeto é desenvolver um sistema de monitoramento à
distância de um alarme automotivo, que seja de baixo custo, isento de mensalidade
e que possa ser implementável de fábrica, sendo uma opção a mais de escolha na
hora da compra do veículo.
Além de sinalizar possíveis falhas ou violações será incorporada a função
remota que informará através de um relógio de pulso o estado do alarme assim
como as demais funções de monitoramento, desde que o proprietário esteja dentro
do raio de atuação do subsistema de comunicação remota.
Este documento está estruturado da seguinte forma:
� Capa: Contém o Título do projeto, Nome do documento, Integrantes da
equipe, Professor Orientador, Bimestre ao qual o documento se refere
e visto do Orientador;
� Resumo: Descrição sucinta do projeto, incluindo o problema a ser
resolvido, a solução que será desenvolvida e principais tecnologias que
serão utilizadas (atualizar o resumo do bimestre anterior, seguindo as
orientações fornecidas na correção);
� Introdução: Relembrar o escopo do trabalho (problema a ser resolvido;
o que faz parte do projeto e o que não será contemplado pelo projeto);
9
� Detalhamento do Projeto: nesta seção o problema deve ser
apresentado em detalhes, isto é, a descrição deve conter aspectos
tecnológicos relevantes ao problema em questão ou ao seu ambiente;
� Conclusão: deve destacar os principais aspectos do projeto, resumindo
os objetivos do projeto, a solução proposta, as tecnologias que serão
utilizadas e a estratégia de desenvolvimento;
� Referências Bibliográficas: referências sobre o problema a ser tratado,
referências sobre soluções existentes para o problema, referências
sobre as tecnologias candidatas, referências sobre as tecnologias de
desenvolvimento escolhidas, todas as referências devem aparecer no
corpo do trabalho, no início das seções ou no final dos parágrafos em
que o material foi utilizado.
2 DETALHAMENTO DO PROJETO
O projeto a ser desenvolvido será composto por dois blocos principais. O
primeiro consiste em um Dispositivo Remoto que é constituído pelo relógio eZ430-
Chronos no qual terá um firmware garantirá os requisitos funcionais do sistema. O
segundo bloco é um Módulo de Alarme responsável pela simulação da violação do
veículo. A figura 1 apresenta o diagrama de blocos com a visão geral do projeto.
Figura 1 - Diagrama de Blocos do Projeto
10
2.1 MÓDULO DO DISPOSITIVO REMOTO
O Dispositivo Remoto possui um CC430, que é um System-on-Chip (SoC)
que tem um microcontrolador MSP430™ 16-bit RISC CPU Ultra-Low-Power com um
CC1101, transmissor de RF de baixa potência, integrado.
As principais características do CC430 são:
• System-on-Chip (SoC) de baixa potência para aplicações de
comunicação sem fio;
• Ampla Faixa de Tensão: 1,8 V a 3,6 V;
• CC1101 Radio;
• 32KB Flash;
• Padrão de Criptografia Avançada (AES) 128;
• LCD de 96 segmentos;
• Consumo de energia extremamente baixo:
- CPU em modo ativo (AM): 160 µA / MHz;
- Standby Mode (Modo LPM3 RTC): 2,0 µA;
- Off Mode (LPM4 Retenção RAM): 1,0 µA;
- Rádio em RX: 15 mA, 250 kbps, 433 MHz;
• MSP430™ Sistema e Periféricos:
- 16-Bit arquitetura RISC, Memória estendida, Clock do Sistema de
20 MHz;
- 4KB RAM;
- 12-Bit Conversor A/D com referência interna, Sample-and-Hold;
- Comparador.
O firmware que será embarcado no Dispositivo Remoto será concebido no
ambiente IAR, utilizando a linguagem de programação C/C++.
Fotos, diagramas elétricos e lógicos deste dispositivo estão anexados ao fim
deste documento.
11
2.2 FLUXOGRAMA DO DISPOSITIVO REMOTO
O processo de execução do Dispositivo Remoto será norteado de acordo com
os fluxogramas apresentados nas figuras 3 e 4, que tem como funções principais:
ativar o alarme, varredura de sinal, exibir mensagens no display e desativar o
alarme.
12
Figura 2 - Fluxograma do Dispositivo Remoto parte 1
13
Mudar estado
do alarme?
Sistema de
monitoramento
de disparo
Dispara
cronômetro
de 5s
Cronômetro
concluído?
Novo
estado do
alarme
Ativação da
varredura
de sinal
Sinal de
disparo
recebido?
Não
Não Não
Sim
Disparar aviso
sonoro e exibir
mensagem no
display
Sim
Desativar
aviso sonoroNão
Exibir apenas
mensagem
no display
Sim
Mudar estado
do alarme?
Novo
estado do
alarme
Sim
Não
Desliga
varredura
de sinal
Sim
Dispara
cronômetro
de 20s
Mudar estado
do alarme?
Cronômetro
concluído?
Não
Não
Novo
estado do
alarme
Sim
Sim
Figura 3 - Fluxograma do Dispositivo Remoto parte 2.
14
2.3 MÓDULO DE ALARME
O Módulo de Alarme será desenvolvido utilizando o CC1110 Mini
Development Kit 868/915 MHz da empresa Texas Instruments, o qual é composto
por um micro controlador 8051 de ciclo único operando a 26MHZ integrado a um
transmissor de radio frequência CC1101. Para a simulação da violação do perímetro
de segurança do alarme será usado um dos push-buttons presentes do kit de
desenvolvimento, quando pressionado, significa que ocorreu a violação.
Fotos, diagramas elétricos e lógicos deste dispositivo estão anexados ao fim
deste documento.
2.4 FLUXOGRAMA DO MÓDULO DE ALARME
O processo do Módulo de Alarme será executado seguindo as descrições
feitas no fluxograma da figura 8, as principais funções são: recebe solicitação de
ativação e desativação do alarme e processa a devida requisição e envia
mensagens de status para o Dispositivo Remoto.
15
Figura 4 - Fluxograma do Módulo de Alarme.
16
A frequência de operação definida para o rádio CC1101 é de 433 MHz. Toda
a comunicação será baseada no protocolo SimpliciTI™ de baixa potência RF
destinado a redes de RF simples e pequenas. Este software open-source é utilizado
para a construção de uma rede com dispositivos a bateria usando um dos TI's de
baixa potência RF System-on-Chips (SoC) ou o MSP430 MCUs ultra-low-power e
rádios RF TI. SimpliciTI foi projetado para fácil implementação e implantação em
várias plataformas de TI de RF, tais como o MSP430 MCUs e os rádios
CC1XXX/CC25XX e SoCs. A figura 9 mostra um diagrama aplicação do Sim’pliciTI.
Figura 5 - Protocolo SimpliciTi.
.
O software e demais funcionalidades do SRMA serão desenvolvidos usando a
ferramenta IAR Embedded Workbench. IAR Embedded Workbench é um conjunto
de ferramentas de desenvolvimento para a construção e depuração de aplicações
de sistemas embarcados utilizando Assembly, C/C++. Ele fornece um ambiente de
desenvolvimento integrado completo que inclui um gerente de projetos, editor,
ferramentas de compilação e o depurador.
17
3 PLANO DE TESTES E RESULTADOS ESPERADOS
Os testes a serem realizados durante a Defesa do Protótipo têm como finalidade
demonstrar a iteração entre o Dispositivo Remoto e o Módulo de Alarme, como
mostra o diagrama geral do projeto na figura 6.
Figura 6 - Diagrama geral do projeto.
3.1 PRIMEIRO TESTE
3.1.1 Descrição do primeiro teste
Quando o Módulo de Alarme for energizado o LED amarelo deverá acender,
indicando que o Módulo de Alarme encontra-se em funcionamento.
3.1.2 Resultado esperado do primeiro teste
- LED amarelo acende.
18
3.1.3 Funcionalidade validada no primeiro teste
Módulo de Alarme em funcionamento.
3.2 SEGUNDO TESTE
3.2.1 Descrição do segundo teste
Pressionando o botão inferior direito do Dispositivo Remoto, o usuário irá ligar
o alarme, quando isso ocorrer, o LED amarelo deverá apagar e o LED verde do
Módulo de Alarme deverá acender, indicando que o alarme está ligado e a
mensagem “on” será exibida no display do Dispositivo Remoto.
3.2.2 Resultado esperado do segundo teste
- LED amarelo apaga;
- LED verde acende;
- Mensagem “on” é exibida no display.
3.2.3 Funcionalidade validada no segundo teste
Comunicação via radio frequência entre o Dispositivo Remoto e o Módulo de
Alarme e uso do Display do Dispositivo Remoto.
3.3 TERCEIRO TESTE
3.3.1 Descrição do terceiro teste
Pressionando o switch de um dos três fins de curso, será simulada a violação
do perímetro de segurança do veículo, os quais simulam a violação da porta direita,
19
porta esquerda e capô. Quando uma das três violações ocorrer, o LED verde deverá
apagar e o LED vermelho do Módulo de Alarme deverá acender, o buzzer deverá
soar e uma mensagem será exibida no display do Dispositivo Remoto, indicando
qual violação ocorreu, “Pe” para porta esquerda, “Pd” para porta direita e “capo”.
3.3.2 Resultado esperado do terceiro teste
- LED verde apaga;
- LED vermelho ascende;
- Sinal sonoro é emitido;
- Mensagem “Pd”, “Pe” ou “capo” é exibida no display.
3.3.3 Funcionalidade validada no terceiro teste
Comunicação via radio frequência entre o Dispositivo Remoto e o Módulo de
Alarme, uso dos sensores do Módulo de Alarme, uso do buzzer e uso do Display do
Dispositivo Remoto.
3.4 QUARTO TESTE
3.4.1 Descrição do quarto teste
Pressionando o botão inferior direito do Dispositivo Remoto, o usuário irá
desligar o alarme, quando isso ocorrer, o LED vermelho deverá apagar, o sinal
sonoro deve cessar e o LED amarelo deverá acender, indicando que o alarme foi
desligado.
3.4.2 Resultado esperado do quarto teste
- LED vermelho apaga;
20
- LED amarelo acende;
- Sinal sonoro cessa;
- Mensagem “off” é exibida no display.
3.4.3 Funcionalidade validada no quarto teste
Comunicação via radio frequência entre o Dispositivo Remoto e o Módulo de
Alarme, uso do Display do Dispositivo Remoto.
21
4 CONCLUSÃO
O projeto desenvolvido durante este ano tinha como objetivo principal
desenvolver um sistema que se comunicasse via rádio frequência com um módulo
acoplado a um alarme automotivo. O desenvolvimento superou as expectativas,
todas as funcionalidades previstas no escopo do projeto foram plenamente
atingidas. As técnicas utilizadas para programar o sistema embarcado utilizado no
relógio eZ430-Chronos-433 e também no módulo de alarme foram desenvolvidas
durante o curso e agregaram novos potenciais para que o projeto ficasse o mais
robusto possível.
As principais dificuldades encontradas durante o desenvolvimento do projeto
foram relacionadas ao estabelecimento dos parâmetros corretos garantirem à
comunicação via radio frequência, pois esta tinha que ser totalmente voltada aos
padrões e restrições do protocolo SimpliciTi que foi utilizado, tivemos que efetuar
diversos testes até que a configuração dos parâmetros atendessem exatamente a
configuração necessária para que a comunicação pudesse ser estabelecida.
As possíveis melhorias que poderiam ser aplicadas as projeto atual são
relacionadas ao aumento do raio de comunicação do Dispositivo Remoto para o
Módulo de Alarme, que hoje se restringe ao limite da antena presente no relógio,
que é de até 15 metros. Outra melhoria seria relacionada a tornar o projeto
comercialmente viável, deixando de usar o relógio para que a própria chave do
veículo se tornasse o Dispositivo Remoto, mas para isso seria necessário elaborar a
ideia da comunicação e desenvolver um projeto pra que a metodologia fosse
facilmente aplicada na linha de produção das chaves juntamente com os
automóveis.
A realização do projeto, além de um desafio, foi uma oportunidade de aplicar
vários conhecimentos que foram adquiridos durante do curso. Houve uma satisfação
por parte dos integrantes do grupo por conseguir concluir todo o projeto e a certeza
de ter a capacidade de desenvolver projetos futuros com a qualidade igual ou
superior ao projeto desenvolvido.
22
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MSP430 LaunchPad. Disponível em:
<http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_%28MSP-
EXP430G2%29>. Acessado em 02 de junho de 2011.
CC1111 Low-Power RF SoC . Disponível em:
<http://www.ti.com/corp/docs/landing/cc1111/index.htm>. Acessado em 20 de abril
de 2011.
SimpliciTI™ - RF Made Easy - Network Protocol for S ub-1 GHz, 2.4 GHz and
IEEE 802.15.4 RF ICs. Disponível em:
<http://www.ti.com/corp/docs/landing/simpliciTI/index.htm?DCMP=hpa_rf_general&H
QS=NotApplicable+OT+simpliciti>. Acessado em 20 de abril de 2011.
Microcontrollers (MCU) - CC430. Disponível em:
<http://www.ti.com/corp/docs/landing/cc430/index.htm?DCMP=CC430&HQS=Other+
BA+cc430-bhp>. Acessado em 20 de abril de 2011.
MSP430™ SoC with RF Core . Disponível em:
<http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cc430f6137.pdf>. Acessado em 20 de abril de
2011.
Afonso Miguel . Disponível em: <http://www.afonsomiguel.com/>. Acessado em 19
de abril de 2011.
