O que são microcontroladores e controladores? O que são Arduino, ESP e Raspberry Pi? Essas e outras questões serão respondidas conforme são explicados os funcionamentos e aplicações de microcontroladores (bem como de controladores, porém de maneira breve) na automação de processos e em sistemas embarcados.

Microcontroladores e controladores

Para entender os conceitos, é melhor entender primeiro o que é um microprocessador. Resumidamente, um microprocessador é um chip programável. Como ele não pode atuar sozinho, é necessário associar a ele uma unidade de memória RAM, uma de memória ROM e registradores de deslocamentos externos (que nada mais são do que chips com funções de entrada e saída). A conexão entre esses componentes é feita através de uma Placa Mãe. Quando todo esse conjunto englobado pela Placa Mãe é colocado dentro de um único Circuito Integrado (CI), obtemos um microcontrolador. 

Vale dizer também que podem ser conectados a esse CI mais alguns componentes complementares externos, como conexões USB, módulos de internet, etc. Perceba, então, que um microcontrolador é quase um “computador em um único chip”, já que tem sua própria CPU (Unidade Central de Processamento), memória (RAM e ROM) e seus componentes externos.

Controladores

Os controladores, por sua vez, são dispositivos que possuem microcontroladores em seu interior. Como será repetido mais adiante, os controladores conseguem ser aplicados a situações de nível industrial mais pesado, envolvendo problemas que um microcontrolador por si só não conseguiria lidar. Nesse texto, daremos mais enfoque aos microcontroladores, explorando os mais encontrados no mercado, bem como algumas de suas aplicações.

Funcionalidades

Entendida a estrutura de um microcontrolador, podemos entender seu funcionamento propriamente dito. Dando uma definição mais focada em suas funcionalidades, podemos escrever: microcontroladores são dispositivos responsáveis por controlar, ou até mesmo coordenar, circuitos eletrônicos por meio de algoritmos programáveis.

Como é de se esperar, eles são inúteis sozinhos, já que os controladores devem controlar algo. Seja um sensor ultrassônico, um atuador, ou até mesmo um LED, o microcontrolador é a peça do quebra-cabeça que torna toda a execução do código um processo lógico e coerente.

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Os microcontroladores no mercado

Quando analisamos os microcontroladores mais comuns no mercado, alguns dos nomes que vêm primeiramente à nossa mente são: Arduino, ESP e Raspberry Pi. Apesar de esses três dispositivos não serem microcontroladores propriamente ditos, como será explicado quando abordado cada um desses três, são sim os grandes responsáveis, em uma análise mais superficial (pois, em uma última, os protagonistas seriam os microcontroladores propriamente ditos), por fazerem com que o programa rode sem problemas, e o circuito cumpra sua função devidamente.

Arduíno

Primeiramente, falemos do Arduino, uma placa usada para o desenvolvimento de circuitos eletrônicos. Podemos ir além e falar que o Arduino é uma plataforma constituída por: uma placa, um microcontrolador, um software de programação (Arduino IDE, um editor de código) e uma linguagem de programação (parecida com a linguagem C++).

Existem ainda vários tipos de Arduino: o Arduino Uno (o mais conhecido), Arduino Nano, Arduino Mega, entre outros. Vale dizer que, dependendo a situação, o uso de um se torna mais aconselhável que o de outro. Por exemplo, o uso do Arduino Nano se mostra mais adequado quando trabalhamos com circuitos muito pequenos e simples, poupando espaço, além de, geralmente, ser mais barato. 

Vale uma curiosidade: o Arduino é uma plataforma “open source”, o que significa que o projeto do Arduino está disponível para todos. Esse é um dos principais motivos pelo qual “Arduinos alternativos”, como o Funduino, são bastante comuns.

ESP

Então, temos os dispositivos da família ESP. Assim como o Arduino, esses dispositivos são placas que contêm microcontroladores. A diferença entre os dois consiste, principalmente, no fato de que a grande maioria dos microcontroladores da família ESP têm conexão Wi-Fi.

Evidentemente, seu uso se mostra uma grande vantagem em relação ao Arduino em situações que envolvem conexão à Internet. E como a Internet das Coisas (IoT) é um fenômeno que ganha cada vez mais importância e espaço tanto na indústria como nas residências, a escolha dos microcontroladores dessa família se mostra muitas vezes a escolha mais lógica.

Raspberry Pi

Por último, temos o Raspberry Pi. A primeira grande diferença em relação aos demais é que ele é considerado um computador propriamente dito que contém um microcontrolador. Com mais precisão, podemos dizer que é um minicomputador em uma única placa, ou ainda, um SBC (“Single Board Computer”).

Ainda em comparação com o Arduino, o Raspberry Pi possui mais memória RAM e de armazenamento, maior velocidade de processamento e a capacidade de realizar múltiplas tarefas ao mesmo tempo (o Arduino é monoprogramável, ou seja, só consegue executar um programa por vez). 

Apesar disso, não podemos falar que o Raspberry Pi é superior ao Arduino (ou ao ESP), pois ambos são usados para objetivos diferentes. Por exemplo, para o manuseio de circuitos mais simples, o Arduino é mais recomendável, pois o Raspberry Pi exigem um Sistema Operacional para funcionar, o que dificultaria e encareceria o projeto.

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Aplicações dos microcontroladores

Finalmente, após introduzidos de maneira bem resumida os dispositivos mais usados no mercado para o manuseio de circuitos, podemos abordar algumas aplicações que, basicamente, se enquadram no que chamamos de “automação” ou “sistemas embarcados”.

Seja em uma residência, seja em uma indústria, os microcontroladores podem automatizar diversos processos que envolvam circuitos eletrônicos. Como a eletrônica está presente em praticamente tudo que envolve tecnologia, fica evidente que as aplicações são, da mesma maneira, praticamente infinitas. Por isso, apenas alguns usos serão abordados, mas saiba que não existe uma ideia que é imediatamente inviável!

Uma primeira noção, que pode ser bastante familiar, é a automação residencial. O simples fato de recolher as persianas via controle remoto já é um bom exemplo. Mas, como dito anteriormente, nenhum projeto pode ser taxado como inviável imediatamente; por isso, veja mais alguns exemplos, que vão um pouco além do ambiente residencial: torneiras de shopping com sensores de aproximação, sistemas de monitoramento, checagem de níveis de reservatórios, sistemas RFID, etc.

Neste ponto, vale um último aviso: em um nível industrial mais pesado, os microcontroladores podem não ser suficientes, fazendo com que o uso CLPs (controladores Lógicos Programáveis) sejam necessários. Por isso, mesmo que o Arduino, ESP e Raspberry Pi tenham uma aplicação extremamente ampla, não podem ser usados para tudo. No entanto, não pense que suas aplicações são muito limitadas.

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Como a EESC jr. pode lhe ajudar?

A EESC jr. conta com profissionais adequados para manusear microcontroladores e controladores que podem ajudá-lo a impulsionar seus negócios. Trabalhamos principalmente com automação e sistemas embarcados, mas realizamos consultoria geral na área de elétrica! Basta entrar em contato e logo um de nossos consultores irá lhe ajudar com uma solução de sucesso.

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Texto escrito por Israel Próspero, consultor do Núcleo de Tecnologia da EESC jr. – Empresa Júnior de Engenharia e Arquitetura da USP São Carlos.