Estudo de técnicas para processamento paralelo de sinais usando microcontroladores dual-core.

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo de técnicas de programação aplicadas a um micro- controlador de baixo custo. O dispositivo utilizado possui um microprocessador dual-core de 32 bits, com frequência de 240 MHz, unidade de ponto flutuante, memórias volátil e não-volátil, além de diversos periféricos destinados a aplicações envolvendo controle, automação e comunicação. Durante o estudo, foram analisadas tanto as características do hardware que compõe o dispositivo, tais como o gerenciamento e acesso concorrente à memória e periféricos, quanto as características do sistema operacional utilizado para controlar a ordem de prioridade de execução de tarefas nos dois núcleos de processamento disponíveis. A fim de se avaliar o desempenho do microcontrolador ao executar tarefas com alta complexidade computacional, foram realizados testes utilizando algoritmos para formação de imagens ultrassônicas. Para isso, foram utilizados sinais acústicos obtidos a partir da inspeção de um bloco de alumínio que apresentava um conjunto de defeitos com diâmetro e posições previamente conhecidas. A Técnica de Focalização por Abertura Sintética (do inglês, Synthetic Aperture Focusing Technique) (SAFT) foi utilizada para processar os sinais referentes a uma área limitada do bloco (20 mm× 20 mm). Foram gera- das imagens com qualidade baixa (2601 pixels), média (5184 pixels) e alta (12544 pixels). Três abordagens diferentes foram utilizadas para implementar os algoritmos de processa- mento: uma implementação sequencial, onde um único núcleo é responsável por processar todas as informações; uma implementação paralela, com definição prévia do núcleo de pro- cessamento responsável por processar cada tarefa; e uma segunda implementação paralela, em que a definição do núcleo de processamento passa a ser feita de forma dinâmica, pelo Sistema Operacional em Tempo Real (do inglês, Real-Time Operating System) (RTOS). Os resultados obtidos mostram que, no melhor caso, o sistema pode processar imagens de baixa qualidade num tempo aproximado de 600 ms, limitado pelo fato de não ser possível realizar um acesso concorrente a memória e aos periféricos presentes no dispositivo.