Sistema programável para aulas práticas de física - SPAF

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: Silva Meira, Vanildo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Ensino de Física; Sistema reconfigurável; FPGA e cores
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/2511

Este trabalho apresenta uma proposta de desenvolvimento de um Sistema Programável para Aulas práticas de Física, denominado SPAF. Esta plataforma, baseada em componentes programáveis e reconfiguráveis, propõe uma metodologia para aquisição, tratamento e apresentação de dados experimentais em aulas práticas de Física. Pesquisas têm demonstrado que o uso de Sistemas Computacionais como ferramenta, através da reprodução e/ou simulação de fenômenos, tem facilitado enormemente o aprendizado dos alunos e, assim, contribuido para o ensino de Física. No entanto, tais sistemas, na sua maioria, podem representar um alto custo de implementação, além de limitações quanto à conexão de novas interfaces. Este projeto propõe o uso de uma plataforma reconfigurável de baixo custo e o desenvolvimento de uma metodologia para execução de experimentos da Física. A arquitetura proposta é baseada na plataforma de prototipação rápida Chameleon, desenvolvida no Centro de Informática UFPE. Esta plataforma, dedicada ao desenvolvimento de projetos integrados de hardware e software, é composta de um microcontrolador, um dispositivo reconfigurável FPGA (Field Programmable Gate Array), memórias, interfaces e cores (biblioteca de componentes de software e hardware) customizados de acordo com os diferentes experimentos do usuário. Este sistema utiliza recursos de um sistema reconfigurável, baseado em componentes de hardware reconfiguráveis (FPGAs) que preenchem o espaço existente entre componentes de hardware e software, permitindo que aplicações de baixa velocidade e interfaces de alta velocidade possam ser facilmente implementadas em diferentes padrões em uma mesma plataforma. Arquiteturas reconfiguráveis têm sido desenvolvidas e aplicadas em uma série de áreas de ensino e pesquisa, além de produtos e processamento de imagens, biotecnologia e controle, entre outros. Estes dispositivos têm a capacidade de implementar novas funções de hardware, executar novas operações de forma mais eficiente que os processadores de uso geral, alterar sua arquitetura interna e de I/O (input/output), de acordo com novas necessidadessem alteração dos componentes de hardware, inclusive em tempo de execução. Assim, levando-se em conta o baixo custo de microcontroladores e da flexibilidade dos dispositivos FPGAs, torna-se possível, a partir de uma única plataforma a geração rápida de protótipos de sistemas digitais em tempo reduzido e um fácil interfaceamento com diferentes tipos de dispositivos, barramentos, etc. de acordo com o novo experimento do usuário