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Aula 20 - Projeto Capstone: Estação IoT de Monitoramento Autônoma ⚙️

Objetivo Pedagógico

Objetivo: Projeto de consolidação: desenvolvimento de um dispositivo autônomo industrial integrando FreeRTOS, sensores I2C, envio MQTT seguro, gestão de bateria e OTA.

📑 1. Fundamentos Teóricos & Conceituação

Projeto de consolidação: desenvolvimento de um dispositivo autônomo industrial integrando FreeRTOS, sensores I2C, envio MQTT seguro, gestão de bateria e OTA. Em projetos de engenharia eletrônica e sistemas computacionais embarcados, a precisão temporal, a contenção de recursos de memória e a confiabilidade contínua são requisitos mandatórios de projeto.

📐 Arquitetura Conceitual & Fluxo de Operação

graph TD
    A["Entrada / Periféricos"] --> B["Projeto Capstone: Estação IoT de Monitoramento Autônoma"]
    B --> C["Processamento e Validação"]
    C --> D["Saída / Atuador / Rede"]

    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0
    style B fill:#fff3e0,stroke:#e65100,stroke-width:2px
    style C fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32
    style D fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

🔍 Pilares e Princípios de Engenharia

Nesta unidade, exploramos detalhadamente os seguintes conceitos: - Integração Hardware-Software: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - FreeRTOS Dual-Core: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Confiabilidade Industrial: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Watchdog Timer: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Produto Comercial: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável.

🛠️ 2. Implementação Técnica & Código em C/C++

Abaixo está o exemplo prático estruturado de acordo com as normas de desenvolvimento bare-metal / FreeRTOS para a família estudada:

// Arquitetura Final Integrada do Projeto Capstone
void app_main(void) {
    init_hardware();
    init_nvs_storage();
    init_wifi_and_mqtt();

    xTaskCreatePinnedToCore(vTaskSensors, "Sensors", 4096, NULL, 5, NULL, 1);
    xTaskCreatePinnedToCore(vTaskTelemetry, "Telemetry", 4096, NULL, 4, NULL, 0);
    xTaskCreatePinnedToCore(vTaskPowerManager, "Power", 2048, NULL, 3, NULL, 0);
}

💡 Análise Passo a Passo do Código

  1. Configuração de Registradores / Drivers: O hardware é parametrizado antes da ativação das interrupções globais.
  2. Tratamento Seguro: Utilização de tipos com largura fixa (uint8_t, uint32_t) da biblioteca <stdint.h> para garantir portabilidade entre arquiteturas de 8, 16 e 32 bits.
  3. Eficiência e Baixo Consumo: Minimização de ciclos de clock desperdiçados e liberação do barramento para outros periféricos.

🎯 3. Próximos Passos & Sequência Prática