Contribuições para a simulação de modelos de sistemas embarcados com captura de energia

Abstract

Os sistemas embarcados com captura de energia (SECE) são sistemas microprocessados capazes de converter energia do ambiente em energia elétrica. O projeto desses sistemas é complexo e envolve vários desafios, como por exemplo, o dimensionamento dos seus componentes de hardware, da sua bateria, do sistema de captura de energia, dentre outros. Como muitos desses sistemas ainda estão no âmbito hipotético, a simulação é a principal ferramenta utilizada para análise e dimensionamento de SECEs, entretanto, os simuladores atuais possuem limitações que levam a modelagens imprecisas desses sistemas. Outro problema está no nível de detalhes dado ao cenário de simulação. Cenários muito complexos podem acarretar em um gasto desnecessário de tempo e recursos. Enquanto que, cenários simplificados podem inserir erros de medição capazes de comprometer o projeto do sistema. Neste contexto, é necessário que o projetista de SECE saiba quais e quando os detalhes da simulação podem ser ignorados. O foco desta pesquisa é investigar o impacto energético em SECE causado por 3 simplificações comumente assumidas no cenário de teste (o uso de baterias ideais, troca de contexto do escalonador e o consumo ocioso do processador), além de identificar cenários onde essas simplificações podem ser aceitáveis. Ao longo da pesquisa foi implementado, testado e validado um modelo de simulação descrito em Redes de Petri Coloridas, chamado de SECE-CPN. Para demonstrar os problemas causados pelas simplificações no cenário de teste, foram comparados vários modelos de simulação com diferentes níveis de detalhes e conjuntos de tarefas. Os resultados mostram que a utilização de modelos de simulação com baterias ideais, assim como, desconsiderar o consumo ocioso do processador, podem levar a erros graves nos projetos destes sistemas. Nos casos testados, esses erros podem chegar a 28,08 % da capacidade máxima da bateria utilizada. Palavras-Chaves: Sistemas embarcados, Sistemas embarcados com captura de energia, Captura de energia, Fontes renováveis de energia