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1. Op o 1 Possibilidade de leitura e escrita manualmente no cart o SD informando apenas o endere o em hexa desejado e em caso de escrita devem se serem fornecidos os dados a serem gravados no respectivo endere o Op o 2 Executa a leitura e mostra no terminal todos os endere os do SD at a ltima posi o em que se teve grava o Op o 3 Executa uma fun o para a limpeza do cart o SD ou seja s o gravados bytes O em todas as posi es da mem ria Op o 4 Executa uma fun o para a descarga do cart o SD A diferen a desta op o em rela o leitura que os dados exibidos na tela j ficam em um formato bruto pr prios para a exporta o dos dados em MS Excel Op o 5 Executa uma fun o para a contagem de quantas posi es est o ocupadas com grava o no cart o SD Retorna com n mero int32 Op o 6 Exibe na tela as configura es do atuais do registrador CID do cart o SD Op o 7 Exibe na tela as configura es do atuais do registrador CSD do cart o SD Op o 8 Executa uma fun o que possibilita o ajuste de data hora do RTC atrav s do teclado do PC conectado via serial Op o 9 Exibe dados de vers o do software e autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil E Departamento de Engenharia El
2. h else printf r n Sem eventos para descarregar Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 78 if cmd 5 Fun o que retorna o n mero de bytes salvos no cart o SD leitura_SD_cont if cmd 6 Fun o para consultar o registrador CID do SD Card do mmesd print cid while FALSE if cmd 7 Func o que retorna o registrador CSD do SD Card do mmesd print csd while FALSE if cmd 8 set clock Fun o para acertar a hora do RTC Manualmente if cmd 9 printf r n printf r nDesenvolvido por Andre Oliveira Out 2010 printf r n printf r nTrabalho de Conclusao de Curso Engenharia Eletrica printf r n printf r nULBRA Universidade Luterana do Brasil Canoas RS printf r n iflcmd Q t analisa falha Op o utilizada para entrar no modo normal de coleta cmd getc cmd toupper cmd putc cmd while cmd q while TRUE Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica APENDICE B DIAGRAMA ESQUEMATICO DO DISPOSITIVO CART O SD A SN75176 TRANCENER 7415123 MONO
3. Amplitude do sinal Canal de Voz Telef nico l e Banda passante 3 1 kHz gt Freqii Banda nominal 4 kHz gt Figura 2 10 Sinal anal gico em um canal telef nico Fonte ROCHOL 1999 p 96 2 2 3 1 Etapa de Amostragem Na etapa de amostragem o sinal anal gico de entrada amostrado a cada Ts segundos onde Ts o per odo de amostragem Inversamente a este per odo temos a frequ ncia de amostragem ou taxa de amostragem Por m temos restri es quanto a valores de Ts na pr tica pois este par metro deve ter um valor estipulado m ximo enquanto que a frequ ncia de amostragem deve ter um valor m nimo valores estes sempre baseados na frequ ncia da informa o original anal gica De acordo com o teorema de Nyquist a taxa de amostragem deve ser pelo menos o dobro da frequ ncia mais elevada contida no sinal FOROUZAN 2007 p 122 Como a largura de banda de fonia varia de 300 a 3400 Hz a largura de banda B fh fl Onde fh Frequ ncia Alta Frequ ncia mais elevada fl Frequ ncia Baixa Logo Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 12 B 3400 300 3100 Hz fl fh l Figura 2 11 Representa o da largura de banda Fonte Elaborada pelo autor Seguindo aos crit rios de Nyquist e atrav s do padr o I
4. printf r n 8 Ajustar a data e hora do sistema printf r n printf r n 9 Sobre printf r n printf r n Q Para retornar ao modo de coleta printf r n Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 77 cmd getc cmd toupper cmd putc cmd while cmd 1 amp cmd 2 88 amp cmd 3 868s cmd 4 amp 8s cmd 5 amp amp cmd 6 8 amp 8 cmd 7 8s8 amp cmd 8 amp 8s cmd 9 amp 8 amp cmd Q if cmd 1 gt escreve mem manual if emd 2 L todos os endere os do SD Card at o endere o que contiver a flag 255 255 delay_ms 500 printf r nLendo dados do cartao printf lcd_escreve fLENDO SD CARD leitura SD printf r nLeitura concluida printf lcd_escreve fLEITURA OK if cmd 3 Limpa toda a memoria coloca O em todos endere os at a flag t printf r nApagando toda memoria do SD printf lcd_escreve f APAGANDO SD limpa SD printf lcd escreve 1f SD LIMPO if cmd 4 leitura SD cont if contador gt 1 printf lcd escreve NDESCARREGANDO delay ms 500 descarrega SD printf lcd_escreve f SD DESCARREG delay_ms 2000 printf lcd_escreve f LIMPANDO SD limpa_SD printf lcd_escreve f SD LIMPO
5. gt RD5 PSP5 P1B OSC2 CLKO RA6 RD4 PSP4 RCO T10SO T13CKI lt RC7IRXIDT RC1 T1OSUCCP2M o RC6 TXCK RC2 ICCP1P1A lt RC5 SDO RC3 SCK SCL lt gt RC4 SDI SDA RDO PSPO RD3 PSP3 RD1 PSP1 RD2 PSP2 Figura 3 56 Diagrama de pinos PIC18F4520 Fonte Datasheet PIC18F4520 Para o presente projeto foi utilizado um KIT de desenvolvimento com PIC 18F4520 desenvolvido pela ACEPIC Tecnologia e Treinamento Ltda 3 3 Descric o dos Sistemas de Inform tica e Computacionais 3 3 1 Software compilador O compilador utilizado para a compilac o do programa desenvolvido o PCWHD Compiler vers o 4 0 57 desenvolvido pela CCS inc 3 3 2 Software para gravac o do PIC18F4520 O software utilizado para o envio do arquivo hex gerado pelo compilador para a mem ria de programa do PIC o WinPIC800 v 3 64c sendo a transfer ncia realizada via porta RS 232 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 50 3 3 3 Interface para visualiza o dos resultados Foi desenvolvida uma planilha padr o template no Microsoft Excel para convers o dos arquivos txt extra dos durante o processo de descarga dos eventos gravados no SD Esta planilha tamb m realiza a consolida o dos eventos automaticamente de falhas
6. codificada em um sinal digital e no receptor a sequ ncia de dados digitais recriada reconvertendo se a sequ ncia de dados digitais original gt Codificador Decodificador 010101 Meio de Transmiss o Figura 2 14 Codifica o de linha digital Fonte Elaborada pelo autor Uma importante caracter stica na transmiss o de dados a rela o entre taxa de dados e taxa de sinal representada pela letra r Taxa de dados define o n mero de elementos de dados bits enviados na forma de 1 A unidade bits por segundo bps A taxa de sinal o n mero de elementos de sinal enviados na forma de 1 A unidade baud Outra importante caracter stica a largura de banda de um sinal conforme citado anteriormente a largura de banda para sinais digitais infinita por m na pr tica n o exatamente isto que ocorre pois muitos dos componentes do sinal t m amplitudes t o pequenas que podem ser desconsiderados O c lculo da largura de banda para um sinal de 64kbps pode ser calculado como B n F 1 1 B x64000 x 2 1 B 32000 kHz Onde B Largura de banda do sinal efetivo C Fator de caso no caso Y para c lculo de taxa m dia de dados Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 15 N Taxa de dados bps Y Rela o entre elemento de
7. Considerando que o dispositivo grava no m ximo 1 evento de 8 bytes a cada segundo seriam necess rios __ 1 966 866 432 bytes Sbytes Tempo 245 858 304 seg O que equivale a aproximadamente 7 8 anos com 1 evento por segundo neste periodo 4 1 2 Simula es de falhas de energia durante etapa de Gravac o Foram efetuadas simula es de falha de energia durante o funcionamento do dispositivo e o mesmo se tornou bem eficiente pois o software do microcontrolador durante a inicializac o sempre procura o ltimo byte gravado que a flag 255 no ltimo endereco Portanto o sistema comeca a gravar na mem ria sempre ap s o ltimo endereco flag 255 O problema detectado quando a etapa de gravac o interrompida no meio da palavra de 8 bytes portanto a flag 255 nunca localizada fazendo o sistema de contagens sempre apresentar um erro Mas na pr tica esta falha dificil de ocorrer pois a etapa de gravac o ocorre de byte a byte e n o em blocos por m este tempo de gravac o de 8 bytes muito pequeno se comparado ao restante do processo Exemplo abaixo Endereco 00000000 Valor 1 Endereco 00000001 Valor 2 Endereco 00000002 Valor 13 Endereco 00000008 Valor 11 Endereco 00000004 Valor 10 Endereco 00000005 Valor 18 Endereco 00000006 Valor 30 Endereco 00000007 Valor 41 Endereco 00000008 Valor 255 Gravacao concluida gt Palavra 1 OK Endereco 0000000
8. Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 33 Tw ns 6 0 05x Cext pF 0 45xRe xt kQ xCext pF 116xRe xt kQ 1100 6 0 05x100 0 45xRe x1 kQ9 x100 116xRe x1 02 Re epa 110011 45 11 6 Re x1 kQ 19 24kQ gt 20kQ 3 2 1 3 Circuito eletr nico para detecc o de falhas SN75176 7418123 TRANCEIVER MONOESTAVEL RETRIG Figura 3 37 Circuito completo com as 2 etapas para detec o de falhas Fonte Elaborada pelo autor Figura 3 38 Fotografia com a placa de circuito desenvolvido Fonte Elaborada pelo autor 3 2 2 Dispositivo para gera o da base de tempo 3 2 2 1 Descri o geral O dispositivo utilizado para gera o de uma base de tempo confi vel possui como componente principal um RTC Real Time Clock modelo DS 1302 fabricado pela Dallas Semiconductors Este dispositivo respons vel por fornecer informa es Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 34 U detalhadas de dia m s ano horas minutos e segundos para o microcontrolador PIC anexar junto palavra de dados que sera formada para descrever algum evento de falha O DS1302 possui um RTC calend rio e 31 bytes de RAM est tica A comunica o desse
9. Dados codificados AMI Figura 2 15 Codifica o AMI Fonte Elaborada pelo autor A codifica o HDB3 resolve justamente este problema de sincronizar o emissor e receptor no sistema de transmiss o Para gerar uma codifica o HDB3 realizada uma t cnica de mistura de sinais utilizando como base a codifica o AMI Na codifica o HDB3 quatro voltagens consecutivas de n vel O s o substitu das por uma sequ ncia de OOOV ou BOOV onde a letra V significa viola o da Regra AMI e B significa bipolar Se o n mero de pulsos n o zero positivo ou negativo ap s a ltima substitui o for impar o padr o de substitui o ser 000V o que torna o n mero total de pulsos n o zero par Se o n mero de pulsos n o zero positivo ou negativo ap s a ltima substitui o for par o padr o de substitui o ser BOOV o que torna A t cnica THDES a mal Dados a transmitir oo ou BOOV dependendo do n mero d pulsos n o zero ap s a eal substitui o POT OUTAN 2007 P 120 Dados codificados carmazenamento massivo de falhas HDB3 Departamento de Engenharia El trica 17 Figura 2 16 Codifica o de linha digital Fonte Elaborada pelo autor 2 2 4 Multiplexacao por Divisao de Tempo TDM Conforme Pines 1978 a multiplexa o uma t cnica que possibilita a transmiss o de v rios canais de comunica o em um mesmo meio de transmiss o A figura 2 17 a
10. OEM Application ID SUBZG Product Revision 80 Serial Number 0019D401 Manufacturer Date Code UBA CRC 7 Checksum D5 Figura 3 54 Exemplo de leitura registrador CID Fonte Elaborada pelo autor O CSD Card Specific Data possui comprimento de 128 bits sendo um registrador das informac es de configurac o Este registrador necess rio para acessar os dados do cart o O CSD define o formato de dados tipo de corre o de erros tempo de acesso m ximo de dados etc Os valores do registrador CSD podem variar dependendo das especifica es f sicas e capacidade de mem ria do SD Card Abaixo exemplo de uma leitura do registrador CSD Figura 3 55 Exemplo de leitura registrador CSD Fonte Elaborada pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil CA Departamento de Engenharia El trica 48 A X h O OCR Operation Conditions Register possui 32 bits de comprimento sendo respons vel por armazenar os perfis utilizados de alimenta o VDD nos pinos do SD Card 3 2 4 Microcontrolador PIC 18F4520 Para o processamento e controle dos dispositivos desenvolvidos no projeto foi utilizado um microcontrolador PIC da familia 18F modelo 18F4520 O microcontrolador PIC 18F4520 um dispositivo desenvolvido e fabricado pela Microchip que possui uma CPU de alta performance com tecnologia RISC Reduced Instruct
11. RESULTADOS 4 1 Testes Preliminares 4 1 1 Simula es da Capacidade de Mem ria SD Foram efetuados diversos testes quanto a capacidade m xima de armazenamento no cart o SD por m na pr tica com o dispositivo desenvolvido muito dificil preencher toda a capacidade real de armazenamento do SD Card de 2Gb que de 1 966 866 432 bytes no total pois o mesmo possui na verdade 3 842 048 setores de 512bytes cada totalizando 1 967 128 576 bytes Esta an lise foi realizada pelo software free Roadkil s Sector Editor v1 4 Roadkil s Sector Editor Version 1 4 c 2005 File Edit Tools Help 66 61 62 03 04 05 06 07 68 09 GA GB 6123456789ABCDEF 666 EB 3C 96 4D 53 44 4F 53 35 2E 36 00 EXEMSDOS5 6 HON 616 62 66 62 66 66 F8 EB 66 3F 66 FF 66 EE g j 626 66 AB 3A 60 BA 06 29 CB 1B 3C 76 ME 3 Em lt pNo NA 636 4D 45 20 20 26 20 46 41 54 31 36 26 ME FAT16 3 646 8E D1 BC FO 7B 8E D9 B8 OG 26 8E C aNd M i 656 38 ME 24 7D 24 8B C1 99 E8 3C 61 72 8N SHANS lt MrMNe 666 66 A1 1C 7C 26 66 3B 07 26 8A 57 FC FM amp F ES MT E 676 62 88 56 62 86 C3 16 73 EB 33 C9 8A EEU M NSES NE EE 686 66 16 03 46 1C 13 56 1E 03 46 GE 13 FHNFRNUREFEN RUA 696 66 89 46 FC 89 56 FE B8 26 66 F7 E6 _MF NUp an aa BAG C3 48 F7 F3 61 46 FC 11 4E FE 61 BF AHS GEFUBNpaz be OBO 660 72 39 26 38 2D 74 17 66 B1 GB BE r9 amp 8 ti 4536 6CG 61 74 32 4E 74 09 83 C7 26 3B FB 72 at2Nt ag saree 6D6 FB 7D B4 7D 8B FO AC 98 46 74 OC 48 ay MO HCTEHEN A OEO BB 67 6
12. ncia fundamental ou primeira harm nica Esta onda possui frequ ncia f ou seja a mesma frequ ncia do sinal composto Nota se tamb m que a amplitude das harm nicas tende a zero medida que a frequ ncia tende para infinito Figura 2 5 Sinal anal gico com respectivas harm nicas Fonte FOROUZAN 2004 p 58 2 2 2 Sinais Digitais As informa es podem ser tamb m representadas por sinais digitais Os sinais digitais podem ter mais que 2 n veis l gicos 0 e 1 fazendo assim com que em uma transmiss o possam ser transmitidos mais do que 1 bit por n vel Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 9 Amplitude 4 FEF Ft dae ff T 1 Figura 2 6 Representa o de um sinal digital Fonte FOROUZAN 2004 p 62 Como a maioria dos sinais digitais n o peri dica consequentemente o par metro de frequ ncia do sinal n o relevante sendo este substitu do por taxa de transfer ncia A taxa de transfer ncia um par metro que expressa a quantidade de bits enviados por unidade de tempo sendo este tempo geralmente 1 segundo ficando Bits por Segundo ou bps Amplitde ls E bir intervals it rate 8 bps L ep Bitr ite amp bps gii lo A l i o DD E x i Bitinierral Ma Figura 2 7 Representa o da
13. 0 04 19 0 03 36 0 02 53 FALHA L uay a FALHA A 0 01 26 0 00 43 0 00 00 Lego SY 17 11 2010 Total 18 11 2010 Total 19 11 2010 Total DATA Figura 4 73 Gr fico qualitativo das falhas avaliadas por 72 horas Fonte Elaborado pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 65 5 CONSIDERA ES FINAIS 5 1 Problemas Encontrados Os problemas encontrados no projeto foram em sua maioria sempre relacionados ao hardware do prot tipo ou mesmo adequa o da tens o de funcionamento da mem ria SD Card pois a mesma opera com alimenta o de 3 3 VCC e o microcontrolador e demais dispositivos com 5 VCC Este problema de adequa o somente foi poss vel com a utiliza o das portas C do microcontrolador PIC Isto devido as mesmas serem dotadas de circuitos baseados em topologia do tipo Schmidt Trigger fazendo com que menores amplitudes de sinal possam j ser interpretadas como sinal de n vel l gico alto na entrada do microcontrolador PIC Houveram problemas de ru dos e interfer ncas na linha de dados da mem ria SD Card que foi solucionado com o uso de cabos do tipo flat cable de melhor qualidade construtiva bem como a montagem do dispositivo em caixa met lica com a carca a aterrada 5 2 Avalia o dos Objetivos Propostos Praticamente todos os objeti
14. 2 13 Representa o do sinal PAM ap s a quantiza o Fonte FOROUZAN 2004 p 100 2 2 3 3 Etapa de Codifica o A ltima etapa na PCM Modula o por C digo de Pulsos a codifica o que consiste em gerar c digos bin rios para cada valor de amplitude Para sistemas de voz telef nica s o gerados c digos de 8bits para cada n vel de sinal totalizando um total de 256 n veis inteiros O par metro mais importante a ser considerado na etapa de codifica o a taxa de bits que pode ser calculada pela seguinte f rmula Txbits famost bits Para o caso de linhas digitais de telecomunica es temos Jarost 8000 kFE bits 8 Portanto a Txbits para um canal digital b sico de telecomunica es de 64000 bps ou 64kbps Segundo Forouzan 2008 a codifica o de linha um processo de convers o dos dados na forma digital digital Todos os tipos de dados ou informa es s o armazenados nos dispositivos digitais computadores mem rias como uma sequ ncia de bits A codifica o de linha uma t cnica largamente Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 14 utilizada nos sistemas de telecomunica es para converter uma sequ ncia de bits em um sinal digital adequado para ser transmitido em um meio de transmiss o No emissor a sequ ncia dos dados digitais
15. ACE SD Card Fonte www acepic com br acessado em 14 10 2010 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 41 3V3 SCDAMA1 SDCARD ALPS GND Figura 3 49 Circuito de convers o de sinais el tricos Fonte www acepic com br acessado em 14 10 2010 3 2 3 2 Caracter sticas Gerais As principais caracter sticas desse tipo de mem ria s o Compatibilidade com protocolo de comunica o SPI Serial Peripheral Interface Tens o de alimenta o de 2 7V a 3 6 V Frequ ncia de clock vari vel O a 25 MHz padr o ou O a 50 MHz Alta performance Taxa de transfer ncia de at 25 Mbps Possibilidade de prote o dos dados por senha Chave mec nica para prote o de escrita Setor de grava o com tamanho vari vel sendo o valor padr o de 512 bytes Possui alta confiabilidade dos dados gravados Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil h Y Departamento de Engenharia El trica 42 Na figura abaixo s o descritos os pinos utilizados para comunicac o SPI com um cart o SD PINO 4 VDD 3 3 V PINO 5 SCLK CLK S rie PINO 3 GND Terra PINO 6 GND Terra PINO 2 DI Data In PINO 7 DO Data Out PINO 1 CS
16. Genebra 2001 Dispon vel em lt http www itu int ITU T publications recs html gt Acesso em 10 10 10 ITU T Telecommunication Standardization Sector of ITU G 775 Loss of Signal LOS Alarm Indication Signal AIS and Remote Defect Indication RDI defect detection and clearance criteria for PDH signals Genebra 1998 Dispon vel em lt http www itu int ITU T publications recs html gt Acesso em 10 10 10 Technical Committee SD Card Association SD Specifications Part 1 Physical Layer Simplified Specification Version 3 01 San Ramon 2010 Disponivel em lt http www sdcard org gt Acesso em 10 2010 Technical Committee SD Card Association SD Specifications Part A2 SD Host Controller Simplified Specification Version 2 00 San Ramon 2007 Disponivel em lt http www sdcard org gt Acesso em 10 2010 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 69 OBRAS CONSULTADAS SILVA Renato A Programando microcontroladores PIC Linguagem C la Ed S o Paulo Ensino Profissional Editora 2006 PEREIRA Fabio Microcontroladores PIC Programa o em C 7 Ed S o Paulo Editora rica 2007 IBRAHIM Dogan Advanced PIC microcontroller projects in C from USB to RTOS with the PIC18F series la Ed USA Elsevier 2008 COCIAN L
17. bem como indicar um detalhamento de data e hora que ocorreu a falha salvando em um local seguro neste caso uma mem ria flash do tipo SD Card para consultas e diagn sticos futuros O dispositivo dever executar todas as tarefas anteriormente descritas bem como dever ser um dispositivo de alta confiabilidade n o podendo sofrer interfer ncias externas nem podendo ter sua base de tempo alterada por fatores externos ao ambiente Al m disso o dispositivo n o poder interferir no funcionamento de um sistema de telecomunica es real em opera o O protocolo de comunica o entre os perif ricos que contemplam o dispositivo ser o SPI Serial Protocol Interface O principal resultado previsto no funcionamento do dispositivo uma resolu o de um segundo para as falhas devendo avaliar pelo menos dois tipos de falhas ocorridas no sistema de telecomunica es sendo que os dados armazenados possam ser extra dos de forma f cil e interativa pelo operador Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil q Departamento de Engenharia El trica 3 rat N N 2 REFERENCIAL TE RICO 2 1 Linha de Transmiss o de Telecomunica es 2 1 1 Descri o geral Toda informa o para ser transmitida de um ponto ao outro atrav s de uma dist ncia necessita de uma linha de transmiss o tamb m chamada de um meio de transmiss o Par
18. dispositivo realizada atrav s de comunica o serial SPI Serial Peripheral Interface a 3 fios Os 3 fios utilizados para a comunica o com o PIC s o 1 RST restaura o mesmo que CS Chip Select 2 I O linha de dados 3 SCLK clock serial O DS1302 fornece segundos minutos horas dia data m s e ano A extremidade da data do m s ajustada automaticamente para meses com menos de 31 dias incluindo corre es para ano bissexto O DS1302 compat vel com tecnologia TTL VCC 5V sendo um circuito integrado projetado para operar com um baixo consumo de energia e manter o rel gio operando em menos de 1 UW de pot ncia DIP 300 mils Figura 3 39 Diagrama de pinos CHIP DS 1302 Fonte Datasheet DS 1302 Al m das fun es relativas base de tempo o DS1302 possui um pino adicional de alimenta o VCC1 que pode ser utilizado por uma fonte de alimenta o de backup Neste projeto foi utilizada uma bateria recarreg vel de 3 V para manter a confiabilidade no rel gio do dispositivo O DS 1302 tamb m possui a fun o de carregador inteligente da bateria de backup que deve ser conectado no pino VCC2 alimenta o principal e configurado atrav s de registrador Trickle Charge com endere os 91h para leitura e 90h para escrita Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engen
19. dos bytes de comando SPI para cart es SD Fonte Fonte http www sdcard org acessado em out 2010 A etapa critica do funcionamento do SD Card a etapa de inicializa o que precisa seguir rigorosamente a seguinte sequ ncia de comandos descritas na figura 3 27 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 46 N A MN Liga alimentac o y d SD em estado de WS State y Y Envia CMDO pino CS em 0 f a Modo SPI gt selecionado Envia CMD1 pino CS em0 R1 0x00 SIM Envia CMD55 pino CS em0 R1 0x00 SIM Executa as Figura 3 53 Fluxograma de inicializa o mem ria SD Card com protocolo SPI Fonte http www sdcard org acessado em out 2010 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 47 U Al m dos registradores de respostas existem mais 3 registradores geralmente utilizados que s o o CID CSD e o OCR O CID Card Identification possui comprimento de 128 bits e cont m dados de identifica o do SD card originalmente gravados durante o processo de fabrica o do mesmo Abaixo exemplo de uma leitura do registrador CID Manufacturer ID 30 OEM Application ID SD
20. nica que analisa falhas em linhas digitais de telecomunica es O dispositivo ajustado para uma resolu o de 1 segundo para as falhas obtendo se assim uma ferramenta til de aux lio t cnico atrav s do arquivamento seguro do hist rico das falhas para reparo em meios de telecomunica es com anomalias Palavras chave SD Card Codifica o HDB3 G703 PIC18F4520 SPI Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica ABSTRACT OLIVEIRA Andr Martins de Development of Device for collecting and storing massive fault events Work of Conclusion of Course in Electrical Engineering Electrical Engineering Departament Lutheran University of Brazil Canoas RS 2010 This paper presents the development of a system for collect and storage of massive failures in memory type SD Card using SPI communication and independent clock To simulate these events we developed an electronic interface that analyzes failures in digital telecommunications lines The device is set to a resolution of 1 second for the failures thus obtaining a useful technical aid through the secure archiving of the history of failures repair of telecommunications facilities with deficiencies Keywords SD Card HDB3 Code G703 PIC18F4520 SPI Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e ar
21. ou leitura mais 31 endere os de RAM est tica as etapas 2 e 3 s o agrupadas fazendo com que o byte de comando j informe se a opera o de leitura ou escrita atrav s do bit menos significativo 0 conforme figura abaixo Figura 3 43 Byte de comando SPI CHIP DS1302 Fonte Datasheet DS1302 As etapas do processo ficam reduzidas a tr s para o DS 1302 conforme figura abaixo SN 4 PE Dispositivo Pino CE Envia endere o de gt mem ria desejado Leitura Escrita Envia ou recebe os dados seriais Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil CA Departamento de Engenharia El trica 37 A X h Figura 3 44 Etapas de comando SPI reduzidas Fonte Elaborada pelo autor 3 2 2 3 Funcionamento da escrita de dados Todas as transfer ncias de dados s o iniciadas atrav s da habilita o do pino CE Chip Enable ou seja setando para n vel l gico 1 comandado pelo microcontrolador PIC Apos ser habilitado o pino CE o PIC coloca no pino I O o bit desejado 0 ou 1 ap s gera um pulso de clock no pino SCLK do RTC O pulso de clock um comando a partir do PIC para colocar o pino SCLK em nivel alto seguido de um comando para colocar o nivel baixo nesse pino Esse pulso de clock possui uma dura o 1 ciclo de m quina ou seja 500ns conforme sera visto mais detalhadamente na se o 3 2 4
22. trica y Mostra opc es no Menu Principal EE Aguarda sele o das op es Executa fun o para Leitura Escrita Manual SD Executa fun o para Leitura do gt placa oe a SD Card 2 Executa fun o de Transfere pela limpeza do SD porta serial a Card informa o do fim Executa fun o Exibe na serial para descarregar gt eventos para SD Card serem exportados Erecuta un o or Executa fun o Exibe na serial Op o 5 SD at flag 255 5 A E Iti d HA para contar gt informa esde selecionada ultimo en endere os at 255 bytes gravados gravado Exibe na serial Executa fun o informa es do mmsd print cid registrador CID do gt cartao SD Exibe na serial Executa fun o informa es do E ED ai E mmsd_print_csd registrador CSD do cartao SD Executa fun o gt Ajuste data e hora guarda sele o no RTC das op es Exibe informa es de desenvolvimento na serial Executa fun o para analisar falhas Figura 3 59 Fluxograma de software desenvolvido para modo manuten o Fonte Elaborado pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 55 4 APRESENTACAO E DISCUSSAO DOS
23. valor while valor 255 mmesd write byte endereco 0 delay us 0 1 mmesd write byte 0x0000 255 mmesd_flush_buffer Fun o utilizada para descarregar o buffer de grava o SD Como est setado para 512 bytes sempre precisa descarrega delay_us 0 1 printf r nTodos enderecos apagados leitura SD cont void verifica presenca SD Fun o criada para n o deixar o sistema operar sem cart o A fun o de inicializa o do CCS as vezes com ru do no pino RC4 nao funciona corretamente t if linput PIN C4 dof printf SD Card nao encontrado r n printf Insira um SD valido e reinicie o sistema r n printf lcd_escreve f SD INVALIDO delay_ms 5000 while TRUE void main void lcd ini printf lcd escreve MINICIALIZANDO delay ms 1000 printf Inicializando SD r n if mmesd init Fun o que envia o CMDO para o cart o e aguarda 100 pulsos de clock at sair da condi o de IDLE STATE printf Cartao SD nao inicializado r n printf lcd_escreve f SD INVALIDO while TRUE verifica presenca SD printf Cartao SD Inicializado com sucesso rin delay ms 1000 rtc_init Fun o que inicializa o RTC DS 1302 para receber ou enviar comandos via SPI Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Enge
24. 016 03 0 002 3 2050 UA Terminal 2 Loss 13 11 10 18 54 31 000020M 016 03 0 001 1 5 ET Termina in service 13 11 10 18 54 37 900020M 012702707000 3 2050 Z UA lerminal 5 Loss 8 AQ 5 Figura 4 70 Tela com dados gravados no PABX para falha LOS normalizada Fonte Elaborado pelo autor 4 3 2 Testes Central PABX Fabricante Siemens Figura 4 71 Fotografia do dispositivo instalado em ambiente de produ o Fonte Elaborado pelo autor Como foram simuladas falhas durante um per odo de 72 horas pode se extrair relat rios gr ficos com a quantidade de falhas ocorridas a partir da macro em Excel desenvolvida previamente Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Ga S q Departamento de Engenharia El trica os U NUMERO DE FALHAS OCORRIDAS NO PER ODO e FALHA L FALHA A 17 11 2010 Contar 18 11 2010 Contar 19 11 2010 Contar DATA Figura 4 72 Gr fico quantitativo de falhas avaliadas por 72 horas Fonte Elaborado pelo autor Al m dos indicadores do n mero de falhas ocorridas no per odo como o dispositivo fornece informa es detalhadas de tempo foi poss vel a extra o de indicadores de tempo de indisponibilidade por falha conforme a figura 4 14 abaixo DURA O TOTAL DO DIA DAS FALHAS OCORRIDAS hh mm ss 0 05 02
25. 1 aer gt Departamento de Engenharia El trica 19 Figura 2 18 Estrutura TDM utilizada no Brasil Fonte Elaborada pelo autor PER ODO DE TEMPO DE CADA COMPONENTE DA MULTIPLEXACAO TDM T Amostragem T Canal ou Janela ou Time Slot 8bits 3 91 us T Quadro 32 janelas 125 us T Multiquadro 16 quadros Tabela 1 Per odos de tempo TDM Fonte Elaborada pelo autor Pines 1978 destaca ainda que para a obten o da multiplexa o por divis o de tempo necess rio haver um sincronismo entre os seletores do emissor e do receptor que devem obedecer as seguintes caracter sticas de a Perfeito sincronismo de frequ ncia e fase entre os quadros caracter stica obtida a partir de um sinal de alinhamento de multiquadro dispon vel nas janelas do canal 16 b As janelas de cada quadro devem ser exploradas na mesma ordem caracter stica obtida a partir de um sinal de alinhamento de quadro obtida nas janelas do canal O Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 20 c Sincronismo entre os osciladores do emissor e receptor tamb m chamados de rel gios de PCM caracter stica obtida atrav s de uma t cnica cnamada de recupera o do sinal de rel gio A figura 2 19 representa a estrutura de sincronismo comum entre o transmiss
26. 20 M scara padr o de um pulso HDB 3 Fonte ITU T 11 2001 Na figura 2 21 abaixo apresentado um exemplo t pico de um sinal codificado HDB 3 para a situac o de tr fego normal na entrada do dispositivo com configura o do oscilosc pio para 1V div Eixo Y e 500ns div Eixo X Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 23 Figura 2 21 Tela do oscilosc pio para tr fego normal Fonte Elaborado pelo autor 2 3 2 Tipos de Alarmes de anomalias em 2048kbps Conforme descrito anteriormente alguns alarmes s o enviados atrav s dos time slots O e 16 de um quadro PCM por m outros alarmes s o detectados atrav s das caracter sticas f sicas do sinal ao em fun o do tempo 2 3 2 1 Detec o de Alarme LOS Loss of Sincronism Conforme o ITU T 10 1998 recomenda o G 775 a condi o de detec o de alarme LOS para uma interface de comunica o a 2048 kbps a aus ncia de transi es no sinal de entrada por um per odo de 5 usa 1 ms Na figura 2 22 a seguir apresentado um sinal caracter stico presente na linha de transmiss o para uma falha do tipo LOS Loss of Signal Figura 2 22 Tela do oscilosc pio para alarme tipo LOS Fonte Elaborado pelo autor 2 3 2 2 Detec o de alarme AIS Alarm Indication Signal Conforme o ITU T 10 1998 Recomend
27. 3 Figura 3 34 Circuito t pico utilizado no CHIP SN74LS123 Fonte Datasheet SN74LS123 Quando h transic es na entrada que ocorrem em um periodo de tempo menor que Tw largura de tempo do pulso de saida Este tempo parametrizado em func o dos valores de capacitores e resistores utilizados externamente Quando n o houver transi es de sinal de entrada por um per odo de tempo maior que Tw o sinal ir para n vel l gico O na sa da Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil N Y Departamento de Engenharia El trica 32 A fun o de trigger funciona como um gatilho de tempo ou seja a cada vez que detectada uma transic o de sinal de entrada o temporizador Tw zerado fazendo assim com que a saida Q permaneca est vel Figura 3 35 Diagrama de sinais entrada e sa da no CHIP SN74LS123 Fonte Elaborada pelo autor 5 00 Multivibrador Monoest vel Retrig vel Figura 3 36 Estrutura de funcionamento do multivivrador monoest vel Fonte Elaborada pelo autor Como o tempo Tw Time Width deve sempre ser maior que o periodo de tempo da frequ ncia de transi o do sinal de entrada foi ajustado o Tw em torno de 1100ns utilizando um capacitor Cext de 100 pF foi possivel efetuar o c lculo do resistor Rext conforme f rmula para Tw fornecida pelo datasheet do componente Andr
28. 5 FIGURA 3 42 ETAPAS DE COMANDO CHIP DS 1302 ssssssssessssssssssesssessesssessscsssssseseseesecsscessesanssseeneesees 36 FIGURA 3 43 BYTE DE COMANDO SPI CHIP DS1302 sssssssssessssssesssesssessssssessssssssssessnessssesscescsssseeseenees 36 FIGURA 3 44 ETAPAS DE COMANDO SPI REDUZIDAS c sssssssssssssesssesssssscsssessesssesssssesesseesseessenssseseeaees 37 FIGURA 3 45 PROCESSO DE LEITURA E ESCRITA SIMPLIFICADO NO DS1302 s ssssssssessessessees 38 FIGURA 3 46 FOTOGRAFIA COM DIMENS O DO TAMANHO DE UMA MICRO SD 39 FIGURA 3 47 FOTOGRAFIA COM DIMENS O DO TAMANHO DE UM ADAPTADOR MICRO SD A A UND NENE ST AUD SAR ES DR 40 FIGURA 3 48 PLACA ACE SD CARD ecereensereeneeneereerseenseaneerssensernserssenscenserssenscenseascenscensenssenscasensensas 40 FIGURA 3 49 CIRCUITO DE CONVERS O DE SINAIS EL TRICOS cssssssssssesssessesssesssessesssesesseesees 41 FIGURA 3 50 DIAGRAMA DE PINOS PARA COMUNICA O SPI SD CARD csssssssssessessessssesseenees 42 FIGURA 3 51 ESTRUTURA DE COMUNICA O SPI MEM RIA SD CARD scssssssssssessesssssssesseseees 43 FIGURA 3 52 BITS DOS REGISTRADORES DE RESPOSTA SPI PARA SD CARD ceseesessenses 44 FIGURA 3 53 FLUXOGRAMA DE INICIALIZA O MEM RIA SD CARD COM PROTOCOLO A 46 FIGURA 3 54 EXEMPLO DE LEITURA REGISTRADOR CID u ssssssssssssssssesssssssessesssessssssessscssessessseesees 47 FIGURA 3 55 EXEMPLO DE LEITURA REGISTRADOR CSD sccsssssessss
29. 6 CD 16 EB EF AG FD 7D EB E6 F E1 CD 16 CD 19 26 8B 55 1A 52 B 01 dimimemuaR m 100 3B 00 72 E8 5B 8A 56 24 BE OB 7C 8B re HUSA MCF 116 3D 7D C7 46 F4 29 7D 8C D9 89 4E F2 GFO MNUNNONNGE 126 66 96 7D CB EA 63 66 66 26 BF B C8 BEDEGH MqEFIFO 136 66 03 46 1C 66 8B DO 66 C1 EA 16 EB FEFEFED FACES m0 146 4A 4A 8A 46 OD 32 E4 F7 E2 03 46 FC 156 4A 52 56 06 53 6A 01 6A 16 91 8B 46 166 D2 F7 F 91 F7 F 42 87 CA F7 76 1A 0BEE vERdE 176 CO CC 62 OA CC B8 61 62 86 ZE 62 BE Aim i MENE B 186 8B F4 8A 56 24 CD 13 61 61 72 OB 46 H NUS iNaarEGuEBE 196 5E OB 49 75 66 F8 C3 41 BB 00 00 66 Bluls A Fj 1980 BO 4E 54 4C 44 52 28 20 26 26 26 26 NTLDR 1B6 6D F 76 61 20 64 69 73 63 F 73 26 mova discos ou m 106 A1 64 69 61 2E FF OD GA 45 72 72 F jdia ii Erro dis 1D6 63 F FF D BA 56 72 65 73 73 69 6F coij Pressione t 1E6 65 63 6C 61 20 76 2F 72 65 69 GE 69 ecla p reiniciar 1F6 OD GA 66 68 OO 66 OG OA BA BA 66 AC A0U2 Current 6666666066 of 0003842047 4 Next Figura 4 60 Tela do software para an lise de setores mem ria SD Card Fonte Elaborado pelo autor Esta diferen a de 262 144 2418 bytes est o armazenados os registradores de instru es bem como configura es do cart o SD Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil A Departamento de Engenharia El trica 56 M h
30. 8 Valor O Endereco 00000009 Valor O Endereco 00000004 Valor 13 Endereco OOOOOOOB Valor 11 Endereco 0000000C Valor 10 Endereco 0000000D Valor 18 Endereco 0000000E Valor 34 Endereco 0000000F Valor 57 Endereco 00000010 Valor 255 Gravacao concluida gt Palavra 2 OK Endereco 00000010 Valor 1 Endereco 00000011 Valor 2 Endereco 00000012 Valor 13 Endereco 00000013 Valor 11 Endereco 00000014 Valor 10 Endereco 00000015 Valor 18 FALHA DE ENERG A gt Palavra 3 n o OK A flag 255 desaparece Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 57 4 1 3 Monitora o da precis o do rel gio fornecido pelo RTC Foi detectado um atraso no rel gio do RTC de cerca de 1 segundo a cada 24 horas isto se deve a falta de qualidade e precis o no cristal oscilador acoplado ao RTC de 32 768kHz 4 1 4 Testes de compatibilidade com outros tipo de cart es SD Foram efetuados testes em outros tipos de cart es SD e de menor capacidade e todos foram compat veis inclusive cart es MMC de 512 Mbytes de capacidade A limita o ocorreu para dispositivos com capacidade superior a 2Gbytes que devido a possibilidade da escrita leitura em blocos maiores que 512 bytes n o funcionaram corretamente 4 1 5 Testes no Oscilosc pio Fora
31. A cada pulso de clock os bits contidos no byte de envio desejado s o rotacionados para direita na sa da do pino de I O um a um sendo controlados sempre pela borda de descida do pino SCLK Esta gera o de clock repetida por 8 vezes formando assim um byte sendo utilizado para escrita por exemplo de um byte de comando opera o indispens vel para qualquer opera o de transfer ncia de dados A opera o de escrita tamb m realizada quando se deseja um ajuste de data hora manualmente pelo operador atrav s do menu de op es do dispositivo projetado 3 2 2 4 Funcionamento da leitura de dados O processo de leitura de dados sempre ocorre quando o PIC precisa realizar alguma consulta aos dados de data e hora geralmente quando alguma anomalia detectada no El Similar ao processo de escrita o processo de leitura iniciado pela habilita o do pino CE pelo PIC e em seguida escrito um byte de comando pelo mesmo conforme explicado na se o anterior Ap s o envio do byte de comando o PIC recebe no pino de I O os bits um a um enviados pelo DS 1302 formando um byte de informa o a cada 8 bits controlados pelas bordas de subida dos pulsos gerados no pino SCLK A figura abaixo explica de uma forma resumida o processo de escrita e leitura realizada no DS 1302 utilizado no projeto Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Lute
32. Chip Select Ativa SD em n vel baixo Figura 3 50 Diagrama de pinos para comunica o SPI SD Card Fonte Elaborado pelo autor 3 2 3 3 Caracter sticas El tricas Tens o de Alimenta o 2 7V a 3 6 V Consumo para Leitura com velocidade de 25Mbps 100mA Consumo para Escrita com velocidade de 25Mbps 100mA Consumo em Modo sleep espera 250 u A 3 2 3 4 Funcionamento Conforme descrito anteriormente para a comunica o com a memoria SD Card foi utilizado o protocolo SPI Serial Peripheral Interface utilizando a grava o de byte a byte e n o em blocos O processo de leitura e escrita na mem ria similar ao dispositivo RTC DS 1302 descrito na se o 3 2 2 por m a quantidade de bits envolvidos em cada opera o bem maior Assim como outros dispositivos SPI uma mem ria SD Card opera a partir de bytes de comando originados a partir de um host PIC 18F4520 comandos estes Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil N Y Departamento de Engenharia El trica 43 utilizados para determinar o tipo de operac o que ser realizado na sequ ncia Cada comando possui sempre um registrador de resposta associado onde o host dever sempre realizar uma avaliac o desta resposta Abaixo um exemplo de uma simples operac o de leitura de um bloco de dados de uma memoria SD via SPI from from data from card Ne
33. E isin tk eile cea aad tas A ei hit A AAA AAA 68 OBRAS CONSULTADAS wecscssssscoscesssscvasteescasdsnnssovasensndensocssevesasoscsdeasssesssobaceesdedvasososseascseessooss secncseasecdsteseasesooness 69 AP NDICE A C DIGO FONTE EM LINGUAGEM C ccsssssssssessssssssssesssssssssscsssesssessesssesaseesesssesnsesseeseenes 70 AP NDICE B DIAGRAMA ESQUEM TICO DO DISPOSITIVO sccsicscississcncsssvnssecsssecssucssessssiesesestesecussss 1 AP NDICE C FOTO DO PROT TIPO DESENVOLVIDO ssssssssssssesssessssssesssesssessesssesssssssssesesseeaseneaeees 2 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 1 1 INTRODUCAO A sociedade vive a chamada Era da Informa o onde todos os sistemas de telecomunica es exercem um papel muito abrangente neste contexto O 1 sistema de telefonia foi apresentado oficialmente pelo inventor escoc s Alexander Graham Bell no ano de 1876 Desde esta data houve muitos avan os e pesquisas de forma a automatizar a comunica o como tamb m oferecer mobilidade de comunica o para as pessoas Muitos estudos desde ent o foram tamb m voltados a aumentar a taxa de comunica o por unidade de tempo surgindo novas tecnologias de telecomunica es Dentro do contexto de novas tecnologias fundamental para as pessoas terem uma comunica o confi vel e com alta
34. EST VEL RETRIG C3 2 3 RCITIOSICC P28 5V 22p ES x 4 RCZCCPIPIA RC3ISC c4 LT CRYSTAL 7 it 22p 13 RATOSCICLK REOAN12FLTOAINTO ligt etal ROTPSPT PID REVROMNS REARING R NT REMICLRAVPP PIC18F 4520 MICROCONTROLADOR x132768K 38 47K CRYSTAL 1 DS1302 RTC REALTIMECLOCH Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil AA gt 2 Departamento de Engenharia El trica 2 AP NDICE C FOTO DO PROT TIPO DESENVOLVIDO Dispositivo para Conector Coaxial BNC para ligar o El falhas e casamento de imped ncia M dulo RTC Rel gio de Tempo Real sn ao be 3 3 8 la 3 a o 5 gt e y M dulo SD Card memoria massiva Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil
35. Figura 3 32 Estrutura de funcionamento do receiver diferencial Fonte Elaborada pelo autor No receiver as estradas diferenciais A e B s o ligadas num circuito resistivo casador de imped ncias acoplado diretamente na linha digital de transmiss o Abaixo a tabela com de n veis l gicos na sa da R em fun o do n vel de sinal representa nas entradas diferenciais RECEIVER DIFFERENTIAL INPUTS ENABLE OUTPUT A B RE R Vip 20 2V 0 2 V lt Vip lt 0 2 V Vip lt 0 2V X Open ONT vy TI H high level L low level indeterminate X irrelevant Z hiah impedance off Tabela 4 Tabela de funcionamento receiver diferencial Fonte Datasheet SN75176 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 31 3 2 1 2 Multivibrador Monoestavel Retrigavel A utiliza o deste tipo de dispositivo uma das formas dispon veis atualmente para detec o de falhas de sinais pois ele gera na sa da um sinal cont nuo na sa da em fun o das transi es do sinal na entrada No presente projeto foi utilizado o Circuito Integrado SN74LS123 fabricado pela Motorolla SN54 74L5123 TOP VIEW SEE NOTES 1 THRU 4 1 Rext 1 _ 2 Vcc Cet Cet 1Q 20 CLR 2B 2A 1A 1B 1 1Q 20 2 2 GND CLR Ces Rext n Figura 3 33 Diagrama de pinos CIP SN74LS123 Fonte Datasheet SN74LS12
36. M DADOS GRAVADOS SD CARD PARA FALHA LOS NORMALIZADA 62 FIGURA 4 70 TELA COM DADOS GRAVADOS NO PABX PARA FALHA LOS NORMALIZADA 63 FIGURA 4 71 FOTOGRAFIA DO DISPOSITIVO INSTALADO EM AMBIENTE DE PRODUCAO 63 FIGURA 4 72 GR FICO QUANTITATIVO DE FALHAS AVALIADAS POR 72 HORAS ssssesssesee 64 FIGURA 4 73 GR FICO QUALITATIVO DAS FALHAS AVALIADAS POR 72 HORAS 64 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica LISTA DE TABELAS TABELA 1 PER ODOS DE TEMPO TOM sn da 19 TABELA 2 CARACTER STICAS EL TRICAS INTERFACE G 703 sssssssssssssssssssesssessssecssecssecsscescessesses 21 TABELA 3 TABELA COM VARI VEIS PARA DETEC O DE FALHAG sssssssssssesssesssssssssseseessenses 29 TABELA 4 TABELA DE FUNCIONAMENTO RECEIVER DIFERENCIAL ccccreereeseeessesersess 30 TABELA 5 ESTRUTURA DOS REGISTRADORES UTILIZADOS DS1302 cssesseseeesseseessms 38 TABELA 6 ESTRUTURA DOS BYTES DE COMANDO SPI PARA CART ES SD ssssssssssssessssseeseess 43 TABELA 7 ESTRUTURA DOS BYTES DE COMANDO SPI PARA CART ES SD Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ITU International T
37. PABX fabricante Alcatel Lucent Fonte Elaborado pelo autor 4 2 2 Testes Central PABX Fabricante Siemens Para testes com uma central telef nica em funcionamento foi utilizado um canal El conectado entre duas placas de El controladas por uma nica central telef nica Siemens Para esta simula o foi poss vel simular todos os tipos de falhas que o dispositivo est programado para detectar pois o sistema utilizado encontra se fora de opera o Estas falhas foram simuladas durante um per odo de 72 horas para a constru o de uma maior base de dados e assim obter a gera o de dados hist ricos Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil 2 Departamento de Engenharia El trica 61 M dulo R2 M dulo ISDN l a PABX SIEMENS HIPATH Figura 4 65 Topologia de testes com PABX fabricante Siemens Fonte Elaborado pelo autor 4 3 Comparacoes dos Resultados das Simulacoes Modelos e o Sistema Real 1 1 1 Testes Central PABX Fabricante Alcatel Lucent Figura 4 66 Fotografia do dispositivo instalado em ambiente de produ o Fonte Elaborado pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 62 U Na figura 4 8 abaixo mostrada a tela de descarga do
38. TU T temos para os canais de voz telef nicos uma taxa de amostragem de 8000Hz ou 8kHz Este valor atende sobremaneira o crit rio e foi aumentado e arredondado para facilitar o desenvolvimento eletr nico nos dispositivos associados Jo 22 gt fh 8000 2 gt lt 3400 8000 FE 6400 FE O resultado da amostragem em um canal de comunica o uma s rie de pulsos com valores de amplitude localizados entre as m ximas e m nimas amplitudes do sinal de udio original portanto o conjunto dessas amplitudes pode ser infinito O tempo de amostragem para cada canal b sico digital de telefonia corresponde a 2 lus em uma frequ ncia de amostragem de 8kHz A frequ ncia de amostragem gera um per odo T de 125 us Amplitude Amplitude Time Tu a Analog signal b PAM signal Figura 2 12 Representa o do sinal anal gico ap s etapa de amostragem PAM Fonte FOROUZAN 2004 p 99 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 13 2 2 3 2 Etapa de Quantizac o O objetivo da quantizac o deixar estes valores de amplitudes finitas Para a etapa de quantizac o o sinal dividido em intervalos onde realizado um arredondamento para o pr ximo valor acima ou para baixo Amplitude di ma gt t os soso RSF q an 025 050 one 100 gt 127 f Figura
39. Testes PEC MMO GEES AAA iai Did odeia AA 55 4 1 1 Simula es da Capacidade de Mem ria SD eeeecseseseeeseesseeseeseesesseeaeeccaeeaeeeseeeaeeseeesneesaeeseeeneeenaes 55 4 1 2 Simula es de falhas de energia durante etapa de Grava o is eeenaeraarnas 56 4 1 3 Monitora o da precis o do rel gio fornecido pelo RTC eres 57 4 1 4 Testes de compatibilidade com outros tipo de cart es SD rrenan 57 4 1 5 Testes no Oscilosc pio PEPEE E E iaa loss Oda da de incita E Dad Dado sea s ca 57 1 1 1 Testes Central PABX Fabricante Alcatel Lucent ie eeererecerecererenanenaneoa 61 4 3 2 Testes Central PABX Fabricante Siemens etiniu eireas ia ie as eiaa eei 63 5 CONSIDERA ES FINAIS essas iai RA A 65 6 1 Problemas Encontrados A A casada 65 5 2 Avalia o dos Objetivos PropOstos scscsrescsesscssresssesscsecesscscsesseses 65 5 3 Avalia o dos Indices de Qualidade ssessessrccssssessesessecseseesceses 65 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica N 5 4 Avalia o do Cronograma Previsto e Executado ecesessencsesesaos 66 5 5 Conchis S rise ai AAA rd 66 5 6 Sugest es para Trabalhos Futuro sccscsccscscsesesccscessesescecsessssseses 67
40. a o G 775 a condi o de alarme AIS para uma interface de comunica o a 2048 kbps pode ser por 3 maneiras 1 Quando o sinal de entrada tem 2 dois ou menos zeros em uma sequ ncia de 512 bits 488ns bit x 512 bit 250 us 2 Quando o sinal de entrada apresenta n veis l gicos uns unit rio durante o tempo de 5 ms contendo no m ximo 0 2 a 0 1 de n veis 0 ou seja em um intervalo de tempo de 5 ms a distribui o de sinais com n veis l gicos 1 e n veis l gicos O deve ser em uma raz o de 99 8 para 0 2 no pior caso Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 24 3 Quando o sinal de entrada possui um ou menos niveis l gicos zero em cada um dos quadros duplos consecutivos 512 bits por quadro duplo e o sinal FAS Frame Alignment Signal n o for detectado Na figura 2 23 a seguir apresentado um sinal caracter stico presente na linha de transmiss o para uma falha do tipo AIS ou SIA Alarm Indication Signal Figura 2 23 Tela do oscilosc pio para alarme tipo AIS Fonte Elaborado pelo autor 2 3 2 3 Detecc o de alarme RDI Remote Defect Indication Conforme o ITU T 10 1998 recomenda o G 775 a condi o de detec o para o alarme RDI quando o bit A estiver setado para 1 por mais de 5 ms Este bit est localizado no time slot O bit 2
41. a haver uma transmiss o efetiva a informa o original necessita ser convertida em sinais eletromagn ticos Uma linha de transmiss o pode ser definida como um dispositivo capaz de transmitir ou conduzir energia de um ponto a outro Geralmente se deseja que numa linha de transmiss o a energia seja transportada com a m xima efici ncia sendo as perdas em calor ou radia o as menores poss veis KRAUS 1986 p 454 Kraus 1986 destaca que linhas de transmiss o podem ser divididas em 2 grandes tipos quanto ao tipo de propaga o eletromagn tica Propaga o no modo TEM onde o campo el trico E e magn tico H s o inteiramente transversais ou seja utilizada em meios que utilizam no m nimo 2 condutores Propaga o em modo superior onde o campo el trico E e magn tico H possuem componentes na dire o de propaga o sendo condutores dos tipos guias de onda geralmente utilizados em sistemas de transmiss o via ondas eletromagn ticas O objeto desse estudo ser direcionado propaga o no modo TEM atrav s de cabos coaxiais utilizados amplamente em linhas digitais de telecomunica es multiplexadas Conforme Forouzan 2008 os cabos coaxiais possuem uma atenua o do sinal muito mais elevada se comparada a cabos met licos tran ados em outras palavras embora o cabo coaxial tenha uma largura de banda muito maior o sinal enfraquece rapidamente exigindo assim o uso frequente de repetidor
42. acao concluida Figura 3 30 Tela de grava o de dados na memoria SD Card Fonte Elaborada pelo autor Para quantificar as falhas s o utilizadas 2 vari veis no software status e falha conforme a tabela 3 abaixo x VARIAVEL VARIAVEL ESTADO DESCRICAO STATUS FALHA LINHA OK Trafego normalizado remoto FALHA LOS Aus ncia total de transi es i E el tricas no meio de trasmiss o Tabela 3 Tabela com vari veis para detec o de falhas 3 2 Descri o dos Sistemas Eletroeletr nicos 3 2 1 Dispositivo para detec o de falhas em linhas G703 O dispositivo utilizado para detec o de falhas na linha formado por 2 componentes Transceiver bidirecional e o Multivibrador Monoest vel Retrig vel 3 2 1 1 Transceiver bidirecional Este circuito integrado ajustado com a fun o de receiver diferencial respons vel por transformar os pulsos positivos e negativos presentes na interface G 703 em pulsos somente positivos ou seja para adequar os pulsos para o padr o TTL do microcontrolador PIC Para esta fun o foi utilizado o circuito integrado SN75176 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 30 D OR P PACKAGE TOP VIEW Figura 3 31 Diagrama de pinos CHIP SN75176 Fonte Datasheet SN75176 ane 5 00 2 37 eceiver 3 Diferencial 2 37
43. aracter sticas el tricas para 2 048 Mbps A recomenda o G 703 11 2001 recomenda as seguintes especifica es f sicas e el tricas para a porta de sa da em uma linha de transmiss o de formada de um par de cabos coaxiais com imped ncia de 75 Q Formato do Pulso Retangular Todas as marcas bits 1 de um sinal v lido devem ser conforme a m scara da figura independente do sinal O valor V corresponde ao valor nominal da tens o de pico Tens o nominal de pico para 2 37 V uma marca bit 1 Tens o nominal de pico para 0 0 237 V um espaco bit 0 Raz o entre as amplitudes dos 0 95 a 1 05 pulsos positivo e negativo no centro do intervalo de pulso Raz o entre as larguras dos 0 95 a 1 05 pulsos positivo e negativo no centro da amplitude nominal Tabela 2 Caracter sticas el tricas interface G 703 Fonte ITU T 11 2001 A recomenda o aborda ainda as seguintes caracter sticas f sicas Taxa de Transmiss o 2048 kbit s 50 ppm partes por milh o Codifica o de Linha HDB3 Alta Densidade Bipolar 3 Zeros A figura 2 20 abaixo extra da da recomenda o G 703 11 2001 apresenta a m scara de toler ncia para os pulsos presentes na linha com codifica o HDB 3 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 22 Nominal pulse AAA Figura 2
44. arga dos dados gravados na mem ria SD Card destacando um alarme do tipo LOS normalizado Total de Bytes Gravados no SD 32 STATUS 1 TIPO 2 DETECTADO 13 11 2010 18 54 12 STATUS TIPO DETECTADO 13 11 2010 18 56 56 STATUS 1 TIPO 2 DETECTADO 13 11 2010 18 56 57 poo STATUS TIPO Y DETECTADO 13 11 2010 18 57 Figura 4 69 Tela com dados gravados SD Card para falha LOS normalizada Fonte Elaborado pelo autor Na figura 4 11 abaixo mostrada a tela de gerenciamento PABX Alcatel Lucent destacando um alarme do tipo LOS normalizado com 10 segundos de diferen a em rela o ao dispositivo desenvolvido Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 63 13 11 10 18 54 04 Q 00020M 034 26 0 002 i 3 2050 UA Terminal 2 Loss 13 11 10 18 54 08 QQQQ20M D16 02 0 004 5 53 Terminal 4 in service 13 11 10 18 54 13 000020M 036 08 0 000 4 2112 SIA64 alarm on MIC SYNC access 13 11 10 18 54 13 000020M 036 08 0 000 i 4 2112 NOS alarm on MIC SYNC access 13 11 10 18 54 13 000020M 036 08 0 000 i 4 2112 LOS2M alarm on MIC SYNC access 13 11 10 18 54 16 000020M 016 03 0 002i 5 2053 Terminal 2 in service 13 11 10 18 54 23 000020M 016 03 0 004 3 2050 UA Terminal 4 Loss 13 11 10 18 54 23 000020M 036 08 0 000 2 2101 MIC SYNC access still in state of arm 13 11 10 18 54 28 000020M
45. as Aos colegas Ricardo Carlos e Gilmar do Curso de Engenharia El trica pelas observa es valiosas para elabora o deste trabalho Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica EPIGRAFE Um tempo que aprendi a entender as coisas do mar a conversar com as grandes ondas e n o discutir com o mau tempo A transformar o medo em respeito o respeito em confian a Descobri como bom chegar quando se tem paci ncia E para se chegar onde quer que seja aprendi que n o preciso dominar a for a mas a raz o preciso antes de mais nada querer Amyr Klink Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica N N RESUMO OLIVEIRA Andr Martins de Desenvolvimento de Dispositivo para coleta e armazenamento massivo de eventos de falhas Trabalho de Conclus o de Curso em Engenharia El trica Departamento de Engenharia El trica Universidade Luterana do Brasil Canoas RS 2010 O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de coleta e armazenamento massivo de falhas em mem ria do tipo SD Card utilizando comunica o SPI e rel gio independente Para simula o desses eventos foi desenvolvida uma interface eletr
46. atrav s de um processo denominado codifica o 2 2 3 Convers o de Sinais Anal gicos para Digitais Existem v rias t cnicas de convers o de sinais anal gicos para sinais digitais A t cnica mais comum utilizada em telecomunica es para a convers o de sinais anal gicos para dados digitais a PCM modula o por c digo de pulsos A modula o por c digo de pulsos possui 3 etapas distintas para a completa digitaliza o que s o Amostragem Quantiza o e Codifica o AN gt Amostragem Quantizac o Codifica o Sinal anal gico Sinal PAM Sinal Quantizado Figura 2 9 Etapas b sicas do processo de convers o de sinais Fonte Elaborada pelo autor O sinal anal gico de entrada no dispositivo que realiza a convers o anal gica digital um sinal na faixa 300 Hz a 3400 Hz Segundo Pines 1978 esta faixa de freq ncias para fonia foi definida com base em um compromisso entre Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil 2 Y Departamento de Engenharia El trica 11 par metros chamados de intelegibilidade e energia da voz Intelegibilidade o percentual de palavras perfeitamente reconhecidas em uma conversac o A faixa de frequ ncia de audio localizada entre 300 Hz a 3400 utilizada nas comunica es telef nicas garante 85 de intelegibilidade e 68 de energia de voz recebida pelo ouvinte
47. atrav s de uma macro desenvolvida para este prop sito A planilha Excel possui o seguinte formato ES Microsoft Excel template xls ia Arquivo Editar Exibir Inserir Formatar Ferramentas Dados Janela Ajuda HMMA MNENE ICA IE a PIC B Eddy 10 O Arial 10 NZ sag at a E 52 MINE esponder com altera es s o IM Aa b 4 58 FR Bjs 30 1752 F20011 A ERE yz DEE A B C D E o C FA K 1 s Y oommwaaaa HHMM SS FALHALOS FALHAAIS Caregar Falhas Totais Dias limpar 4 7 17 11 2010 Total 0 00 10 0 03 34 163 18 11 2010 Total 0 02 00 0 04 44 20007 19 11 2010 Total E 20008 Total geral 20009 20010 Co 20012 E 20013 Mm A Figura 3 57 Modelo de planilha Excel desenvolvida para consolida o dos eventos Fonte Elaborada pelo autor 3 4 Fluxograma do software desenvolvido Modo de Coleta Conforme a figura 3 32 abaixo ap s a inicializa o do dispositivo o mesmo sempre realiza a verifica o do cart o SD inserido corretamente no slot destinado para ele Caso n o seja verificada a presen a do SD o dispositivo retorna ao in cio do programa solicitando na tela do operador e display LCD frontal a presen a do cart o SD Isto faz com que a presen a do cart o SD no dispositivo seja imprescind vel Com a chave frontal de sele o do dispositivo selecionada para a op o de coleta o dispositivo trabalha para realizar uma
48. com suas funcionalidades bem como vantagens e desvantagens A codifica o HDB3 Alta Densidade Bipolar com 3 Zeros muito utilizada no mundo sendo apenas nos EUA que seu uso muito restrito A codifica o HDB3 uma codifica o oriunda da codifica o AMI A codifica o AMI Invers o de Marca Alternada uma codifica o do tipo bipolar ou seja al m do n vel zero de sinal utiliza o positivo e o negativo O maior ganho de pot ncia neste tipo de codifica o ocorre na frequ ncia N 2 ou seja na metade da frequ ncia equivalente taxa de dados Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil gt q Av Departamento de Engenharia El trica 16 Na codifica o AMI quando o sinal apresenta uma grande sequ ncia de bits com n vel l gico igual a 1 o mesmo sempre estar alternando entre as polaridades positivas e negativas da linha fazendo assim com que a frequ ncia nunca chegue a tender a zero Sinal DC Portanto a grande vantagem desse tipo de codifica o a supress o da componente DC do sinal que um grande problema para transmiss es em longas dist ncias A grande desvantagem da codifica o AMI quando na linha se tem uma grande sequ ncia de bits Os pois h uma grande dificuldade de se conseguir sincronizar o emissor e o receptor no sistema Dados a transmitir
49. da palavra de servico amostrada nos quadros impares 2 4 Perdas na Transmiss o As perdas na transmiss o s o os principais motivos para a gera o dos alarmes descritos na se o anterior Conforme Forouzan 2008 todos os sinais que trafegam nos meios de transmiss o n o s o perfeitos Obviamente que um sinal enviado por um emissor nunca ter no receptor as caracter sticas do sinal original Os principais tipos de perdas de transmiss o s o a atenua o distor o e o ru do Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 25 A figura 2 24 apresenta um exemplo de atenuac o em uma linha t pica de telecomunica es onde o sinal original passa a ser atenuado ou seja sofre uma perda de amplitude ap s trafegar em um meio de transmiss o Cirigamal A pen uabed Amplified DAN Point Transmission mediam Print 7 ice me a a Amplither gt Poimi 3 Figura 2 24 Atenua o Fonte FOROUZAN 2004 p 70 Segundo Forouzan 2008 a distor o significa que o sinal original muda seu formato original A figura 2 25 mostra as diferen as entre um sinal original e o sinal no destino que sofreu algum tipo de distor o o a oS O Sinal compost recebido jie LE Componentes Componentes fora de fase f
50. dados informa o x elemento de sinal Para o caso de transmiss es com codifica o AMI HDB 3 esta rela o r possui valor 1 ou seja para cada elemento de informa o necessitamos de um elemento de sinal Para a obten o de alta qualidade na codifica o decodifica o dos sinais de informa o os m todos de codifica o devem atender outras importantes caracter sticas tais como Evitar o afastamento do sinal em rela o a refer ncia inicial Causada por uma longa string de Os ou 1s que induz um desvio na refer ncia inicial o sinal Supress o da componente DC do sinal Ocorre quando um nivel de sinal digital for constante por muito tempo acabam aparecendo frequ ncias muito baixas em torno de zero Se o sistema possuir um casador de imped ncias utilizando transformadores este tipo de sinal ser perdido Auto sincronizac o Na pr pria transmiss o de dados s o enviados bits distintos com o objetivo de sincronizar os rel gios clock entre o emissor e o receptor Estes bits distintos de informa o geralmente s o transi es no sinal que alertam o receptor sobre o in cio meio ou mesmo o final de um bloco de informa o Detec o de erros embutidos desej vel para uma codifica o possuir recursos de detec o de erros embutidos no c digo Imunidade a ru dos ou interfer ncias Existem atualmente v rios tipos de codifica es para linhas digitais cada qual
51. e 8 bytes status falha dia mes ano hora min seg no SD deslocando a flag 255 para 8 posi es de mem ria adiante t int posicao 0 flag 255 int vetor 9 vetor O status Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 72 vetor 1 falha vetor 2 day vetor 3 mth vetor 4 year vetor 5 hour vetor 6 min vetor 7 sec vetor 8 flag for endereco endereconew endereco lt endereconew 0x0008 endereco t carrega dados Busca informa es do RTC data e hora printf r nEndereco 8X Valor u endereco vetor posicao valor vetor posicao mmcsd write byte endereco valor delay us 1 posicao mmcsd_flush_buffer j j void leitura_SD_cont Leitura inicial do SD para calcular a qtde de bytes ja gravados e na pr xima n o gravar por cima endereco 0x0000 contador 0 do mmesd_read_byte endereco amp valor Fun o para ler byte no endere o e retorna no ponteiro valor contador A cada leitura incrementa a variavel global contador endereco A cada leitura incrementa a vari vel global endereco int32 while valor 255 Realiza a leitura at que o ponteiro valor seja 255 flag endereconew contador 1 Faz com que o novo endereco a ser gravado seja igual ao ltimo salvo menos 1 sobrescrevendo assim a flag 255 printf
52. e diferentes sinais atrav s de um nico meio de transmiss o O per odo Ts da frequ ncia de amostragem corresponde a 1 quadro sendo que cada quadro possui v rias janelas conforme a quantidade de canais utilizada seguindo a padroniza o do sistema vigente No Brasil utilizada a estrutura TDM PCM europ ia sendo 32 canais para cada quadro Outra caracter stica relevante na estrutura TDM s o as informa es de sincronismo e alarmes Essa caracter stica baseada em uma estrutura chamada de multiquadro onde no padr o Europeu utilizado no Brasil o multiquadro possui 16 quadros totalizando um tempo de 2 ms para cada multiquadro A partir desta estrutura que formado um canal El que eae 32 canais com taxa de S iss o de 64 y i le 2 048M Os canais s o aati EMBLO DE ERTBOTURA TOM utilizados efetivamente para transporte de dados informa o Os canais O e 16 s o utilizados para sincronismo entre o emissor e o receptor PINES 1978 A gura 2 18 representa a organtga o hier rqui a daqmultiplexagao por Hivis amp de mpo tendo cho lidade b sma os canais digais amp 64kbps cada Ss ES amp Ss amp Quadro 1 Quadro 2 Quadro 16 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositize para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Multiquadro
53. elecommunication Union HDB3 High Density Bipolar of order 3 AMI Alternate Mark Inversion TDM Time Division Modulation SD Card Secure Digital Card SPI Serial Peripheral Interface PCM Pulse Code Modulation TS Time Sample DC Direct Current NOS No of Signal LOS Loss of Sincronism CRC Cyclic Redundant Check AIS Alarm Indication Signal RDI Remote Defect Indication FAS Frame Alignment Signal SNR Signal to Noise Ratio RISC Reduced Instruction Set Computer Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil CA Departamento de Engenharia El trica N SUM RIO 2 L Descri o Pi A Dado pla Guns gia aE EPE EEEE EiS 3 2 1 2 Modelagem de uma linha de transmiss o coaxial sesseeseseesseesessesseseesessestesesreseesesstsessesreseesesseesssessne 4 2 1 3 C lculo de imped ncia caracter stica em cabos coaxiais sss seesesseseeseseeseesesstserstsrestestsresessrssresssersne 5 2 2 Dados E SITES os tc ida is a aa 6 E A O ARN E EE AREE E TAERE K E aias 7 22D SINAIS DIAS ia E E a E Beas ae 8 2 2 3 Convers o de Sinais Anal gicos para Digitais cccccsccescesseeseesceeseeesceseceeeseeeseeseceeeceeeeeseeeseeeesenees 10 2 2 4 Multiplexa o por Divis o de Tempo TDM ssssssesssssrssssrsessessesssssssessesessrsresessessesessesssessseesseesseresees 17 2 3 Transmiss o de Sinais Digi
54. es O quando comparados a wL e WC ou quando a freq ncia tende ao infinito a equa o pode ser reduzida a Onde Zo Imped ncia caracter stica da linha Q L Indut ncia em s rie H m C Capacitancia em paralelo C m 2 1 3 C lculo de imped ncia caracter stica em cabos coaxiais Especificamente para o cabo coaxial o par metro de imped ncia caracter stica pode ser aproximado por Lo e log Ver Onde Er Permissividade relativa do meio diel trico a Raio do condutor b Raio da malha externa Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 6 Malha externa Diel trico Condutor Central Figura 2 3 Estrutura transversal de um cabo coaxial Fonte Elaborada pelo autor 2 2 Dados e Sinais Para haver um estabelecimento de comunicac o em uma linha de transmiss o necess rio haver um transporte dos dados na forma eletromagn tica ou seja um sinal Geralmente os dados enviados de um local para outro n o se encontram em um formato que pode ser transmitido diretamente na linha de transmiss o para serem transmitidos os dados ou melhor a informa o precisa ser transformada em sinais eletromagn ticos Os dados assim como os sinais podem ser em sua forma anal gicos ou digitais JDados anal gicos s o cont nuos e assumem va
55. es nas linhas de transmiss es Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil N Y Departamento de Engenharia El trica 4 2 1 2 Modelagem de uma linha de transmiss o coaxial Conforme Kraus 1986 realizando uma modelagem matem tica um cabo coaxial pode ser expresso por 2 condutores paralelos e uniformes conforme figura abaixo Figura 2 1 Linha de transmiss o paralela Fonte Elaborada pelo autor Efetuando uma analogia a um circuito el trico podemos representar uma linha de transmiss o no seguinte equivalente R L L R Condutor 1 AAA AAA G Cc R L L R CandutarD e AMA MNA AAA Figura 2 2 Analogia de uma linha de transmiss o com circuito el trico Fonte Elaborada pelo autor A imped ncia s rie desta estrutura pode ser modelada pela seguinte equa o Zserie R jalh R jX Q m A admitancia em paralelo desta estrutura pode ser modelada pela seguinte equa o Yparalelo G j C G jB o m Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 5 Portanto a imped ncia caracter stica de uma linha de transmiss o pode ser aproximada por _ R jal G jal Quando o R e o G possuem valores pr ximos a zero ou muito menor
56. es sobre data e hora e mais 2 bytes no dispositivo para detec o de falhas para caracterizar o tipo de falha ocorrida no meio de transmiss o Como o sistema foi desenvolvido para operar por grandes per odos de tempo utilizada no projeto uma mem ria massiva do tipo SD Card As mem rias do tipo SD Card Secure Digital Cart o s o amplamente utilizadas nas mais diversas aplica es eletr nicas para o armazenamento de informa es em massa No projeto foi utilizada uma mem ria do fabricante Sandisk do tipo micro SD com capacidade nominal de armazenamento de 2 Gbytes ou aproximadamente 2 bilh es de bytes Figura 3 46 Fotografia com dimens o do tamanho de uma micro SD Fonte Elaborada pelo autor Para a conex o do cart o de mem ria do tipo micro SD com o circuito foi utilizado um adaptador de cart o micro SD para cart o SD de fabricante Sandisk Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 40 gt Figura 3 47 Fotografia com dimens o do tamanho de um adaptador micro SD Fonte Elaborada pelo autor Para a conex o adequada do cart o SD Card com o PIC e conseq ente alimentac o padr o da memo ria de 3 3 V foi utilizado um m dulo de conex o para cartoes SD ACE SDCARD desenvolvido pela ACEPIC Tecnologia e Treinamento Ltda Figura 3 48 Placa
57. esp cie de escuta no meio de transmiss o realizando ciclos para an lise do meio conforme a figura 3 32 Caso n o seja detectada nenhuma falha no meio o dispositivo retorna para uma nova an lise Caso seja detectada alguma anomalia no meio executada na sequ ncia Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil N Y Departamento de Engenharia El trica 51 uma fun o para an lise do tipo de falha que basicamente analisa o estado do pino da saida do monoest vel retrig vel pino RCO do microcontrolador Na sequ ncia realizada uma fun o para a leitura do RTC com o objetivo de se obter todos os dados relativos a data hora da falha ocorrida Ap s realizada a gravac o dos 8 bytes no cart o SD 2 bytes de caracterizac o da falha 6 bytes de informa es de tempo Ap s a grava o dos 8 bytes de informa es no cart o SD o dispositivo entra em um estado de espera at que a linha normalize sendo que s o realizado la os cont nuos at o timerl detectar novamente a presen a de pulsos na linha Para esta detec o de normaliza o da linha s o realizados os mesmos passos para detec o de alguma anomalia A partir deste instante completado um ciclo de trabalho do dispositivo Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Univers
58. gistradores de resposta SPI para SD Card Fonte http www sdcard org acessado em out 2010 Abaixo na tabela 7 s o apresentados os principais comandos SPI utilizados no projeto bem como os registradores de resposta associados CMD Index ABREV DESCRI O BIN RIO Utilizado para CMDO GO IDLE STATE RESET do SD 00 0000 CMD1 SEND_OP_COND Inicializa o SD Car 00 0001 ms Envia informa es CMD8 SEND_IF_COND el tricas de 00 1000 trabalho Solicita informa es sobre Registrador o CMD9 SEND_CSD Card Specie Data 00 1001 CSD Solicita informa es sobre o Registrador CMDIO SEND CID Card Identification 00 1010 CID Verifica condi o do CMD13 SEND_STATUS Registrador de 00 1101 Status do SD R1 R HA J N Configura no SD o tamanho do bloco CMD16 SET_BLOCKLEN de dados No caso 01 0000 de cart es SDHC fixado em 512 bytes L um bloco de CMD17 READ_SINGLE_BLOCK dados com 01 0001 tamanho setado no CMD16 Grava um bloco de CMD24 WRITE_BLOCK dadog comi 01 1000 tamanho setado no CMD16 Verifica se o cart o CMD55 APP_CMD em servi o do tipo 110111 SD ou MMC L o Registrador Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Ea Ha ma a a Ha D2 Departamento de Engenharia El trica 45 Habilita ou CRC_ON_OFF desabina CE ii mori R1 durante a transmiss o N YD Tabela 7 Estrutura
59. haria El trica 35 Abaixo circuito eletr nico t pico para o funcionamento do RTC DS1302 Vec2 DS1302 pP Figura 3 40 Circuito t pico de liga o para CHIP DS 1302 Fonte Datasheet DS1302 RD1 PSP1 RD2 PSP2 RD3 PSP3 RD4IPSP4 RDSIPSPSPIB RDBIPSPBPIC RD7 PSP7P1D RED RDIANS RE1WRIANB RE2ICSIANT RE3IMCLRIVPP oar PICTSF4520 777 MICROCONTROLADOR Figura 3 41 Circuito de liga o CHIP DS 1302 Fonte Elaborada pelo autor 3 2 2 2 Considera es sobre comunica o SPI deste dispositivo Qualquer processo de comunica o entre dispositivos utilizando o protocolo SPI tanto para a leitura tanto para a escrita basicamente realizado atrav s de 4 etapas de comandos distintas a serem realizadas e controladas a partir do dispositivo mestre do sistema Para este projeto o dispositivo mestre o microcontrolador PIC e o escravo o RTC DS 1302 A figura abaixo apresenta as 4 etapas Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil 2 Y Departamento de Engenharia El trica 36 a Sele o Dispositivo D Envia 1 byte de Y comando Leitura ou Escrita gt 3 Gene endere o de a desejado gt dados seriais Figura 3 42 Etapas de comando CHIP DS 1302 Fonte Elaborada pelo autor Por m como o DS1302 possui apenas 10 informa es dispon veis para escrita
60. idade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 52 INICIO Inicializa dispositivos Verifica presenga cart o SD N O SD inserido L estado chave frontal Chave Frontal Feet eee Executa fun o Habilitada ee a selecionada Executa fun o para analisar falhas Executa fun o para avaliar tipo de falha ocorrida L RTC para buscar data hora Executa gravac o no Cart o SD p Executa fun o para avaliar linha normalizada L RTC para Executa gravac o buscar data hora no Cart o SD Linha normalizada Figura 3 58 Fluxograma de software desenvolvido para modo coleta Fonte Elaborado pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 53 U 3 5 Fluxograma do software desenvolvido Modo de manuten o via porta serial A figura 3 33 abaixo descreve o modo de funcionamento para o caso de sele o da chave frontal para o modo de manuten o onde atrav s da conex o do dispositivo na porta serial RS 232 s o geradas op es de sele o atrav s do teclado do PC al m disso todas as respostas s o visualizadas no terminal As seguintes op es s o exibidas para a escolha pelo operador
61. ion Set Computer Esta tecnologia traz uma grande vantagem em rela o velocidade de processamento pois muitos c digos de instru es s o efetuados em apenas um ciclo de m quina Isto significa que a maioria das instru es s o realizadas em 1 periodo de tempo de clock do cristal multiplicados por quatro Pois para cada quatro ciclos de freq ncia do cristal ressonador acoplado ao PIC tem se uma freq ncia do ciclo de m quina A m xima freq ncia de clock para este dispositivo de 40 MHz O dispositivo utilizado no projeto possui um oscilador de 8MHz portanto os ciclos de m quina oscilam em uma freq ncia de 2 MHz sendo assim um periodo de 500ns tempo este utilizado para a execu o da maioria das instru es Al m disso esse microcontrolador possui como vantagem de ter apenas 35 instru es assembly O microcontrolador PIC dessa familia tamb m possui uma s rie de funcionalidades incorporadas na mesma estrutura fisica do mesmo como uma mem ria de programa de 32kbytes e mais 768 bytes de mem ria RAM Possui tecnologia CMOS FLASH EEPROM com caracter sticas de baixo consumo de energia permitindo um armazenamento n o vol til de dados na EEPROM interna em tempo de execu o O PIC 18F4520 possui 4 timers distintos sendo 1 de 8 bits e 3 com 16 bits tendo a possibilidade do uso de at 20 interrup es Ele conta com 33 pinos de I O entrada sa da configur veis distribu dos em 5 portas gera
62. lmente com 8 pinos 1 byte cada porta Alguns desses pinos s o compartilhados para uma s rie de outras fun es como conversor A D de 8 canais para 10 bits 2 pinos para captura compara o e m dulo PWM Al m disso esses pinos s o compartilhados tamb m com fun es espec ficas para a comunica o com outros dispositivos perif ricos o PIC 16F877A possui fun es de Porta Serial Sincrona com SPI Mestre e I2C Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil 2 Departamento de Engenharia El trica 49 Mestre Escravo al m disso conta com uma porta serial universal RS 232 ou RS 485 Caracter sticas el tricas para alimentac o do PIC 18F4520 Tens o de trabalho 2 a 5 5 V Consumo de corrente 1mA para alimentac o de 2V Abaixo diagrama de pinos do microcontrolador PIC 40 pinos MCIRWVeP RE3 1 1 RB7 KBI3 PGD RAO ANO lt H 2 RB6 KBIZ PGC RA1 AN1 lt 3 lt gt RB5 KBM PGM RA2 AN2 VREF ICVREF 4 RB4 KBIO AN11 RAJ ANZ VREF e 1 5 lt RB3 AN9 CCP2 RAS AN4 SS HLVDIN C20UT 7 lt gt RB1 INT1 AN10 REO RD ANS lt 8 ss lt gt RBO INTO FLTO RE1 WRIAN6 9 32 lt VOD RE2 CS AN7 e rd lt VSS VDD gt 00 co RD7 PSP7 P1D Vss 4 E E lt RD6 PSP6 P1C OSCA CLKIURA7 lt CE lt
63. lores cont nuos Os dados digitais possuem estados discretos e assumem valores discretos JSinais anal gicos podem ter um n mero infinito de valores em um per odo de tempo os sinais digitais podem ter apenas um n mero limitado de valores FOROUZAN 2007 p 58 Nos sistemas de telecomunica es comumente s o utilizados sinais anal gicos peri dicos e sinais digitais n o peri dicos Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil GC Departamento de Engenharia El trica 7 No 2 2 1 Sinais Anal gicos Conforme Forouzan 2008 os sinais anal gicos peri dicos podem ser classificados como simples ou compostos Um sinal anal gico simples uma onda senoidal n o pode ser decomposta em sinais mais simples Uma onda senoidal pode ser representada por 3 par metros onde estes par metros descrevem totalmente uma onda senoidal Os par metros s o Amplitude M xima Freqii ncia e Fase A amplitude m xima de um sinal o valor absoluto da m xima intensidade proporcional a energia que ela transporta no caso de sinais el tricos este par metro medido em Volts A frequ ncia f corresponde ao n mero de ciclos realizados por unidade de tempo O periodo T o inverso da frequ ncia sendo medido em segundos O termo fase descreve uma forma de onda relativa ao instante de tempo zero A fase est ligada a de
64. m realizados simula es e medidas no oscilosc pio com o objetivo de serem avaliados os sinais nas diversas etapas do dispositivo eletr nico Para a situa o de tr fego normal na entrada do dispositivo obtido o seguinte sinal com configura o do oscilosc pio para 1V div Eixo Y e 500ns div Eixo X Figura 4 61 Tela do oscilosc pio para tr fego normal Fonte Elaborado pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 58 Atrav s do sinal da figura 4 2 podem se constatar as caracter sticas el tricas em um sinal trafegando com base na recomendac o G 703 onde o valor de pico do sinal tem se ou 2 4 V aproximadamente e a largura de cada pulso em torno de 244ns Na figura 4 3 abaixo apresentado o sinal medido na sa da do receiver diferencial SN75176 com um tr fego normal na interface obteve se a seguinte forma de onda com configura o do oscilosc pio para 2V div Eixo Y e 200ns div Eixo X Figura 4 62 Tela do oscilosc pio na sa da do receiver diferencial Fonte Elaborado pelo autor Na figura 4 4 abaixo apresentado o sinal medido na sa da do circuito monoest vel retrig vel com um tr fego normal na interface obteve se a seguinte forma de onda com configura o do oscilosc pio para 2V div Eixo Y e 200ns div Eix
65. mazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil EA 4 Departamento de Engenharia El trica LISTA DE FIGURAS FIGURA 2 1 LINHA DE TRANSMISS O PARALELA coccion 4 FIGURA 2 2 ANALOGIA DE UMA LINHA DE TRANSMISS O COM CIRCUITO EL TRICO 4 FIGURA 2 3 ESTRUTURA TRANSVERSAL DE UM CABO COAXIAL eeeeeemmeeeseeeemsseeeeeeeemes 6 FIGURA 2 4 SINAL ANAL GICO COM RESPECTIVAS HARMONICAS wisssssssssssssssssssssesssssesssssesssssees 8 FIGURA 2 5 SINAL ANAL GICO COM RESPECTIVAS HARMONICAS wiscsssssssssssssssssssesssssessssseesssseess 8 FIGURA 2 6 REPRESENTA O DE UM SINAL DIGITAL usssssssssssssssssssessssssssssssssssssssssseesssssssesssssesssssees 9 FIGURA 2 7 REPRESENTA O DA TAXA DE BITS POR UNIDADE DE TEMPO ees 9 FIGURA 2 8 TRANSMISS O TIPO BANDA BASE ssssssssssssssssssssssssssssseessssssssssessssssssssseessssssssssesssssaseessssees 10 FIGURA 2 9 ETAPAS B SICAS DO PROCESSO DE CONVERS O DE SINAIS sssssssssssssssessssseessssees 10 FIGURA 2 10 SINAL ANAL GICO EM UM CANAL TELEFONICO ssssssssssssssssssssssssssssessssseesssseessssees 11 FIGURA 2 11 REPRESENTA O DA LARGURA DE BANDA cnc 12 FIGURA 2 12 REPRESENTA O DO SINAL ANAL GICO AP S ETAPA DE AMOSTRAGEM CAN IES ENNE SS Pu EA 12 FIGURA 2 13 REPRESENTA O DO SINAL PAM AP S A QUANTIZA O wisssssssssssssssssssssessssssessees 13 FIGURA 2 14 CODIFICA O DE LINHA DIGITAL ssssssssssssssssssssssssssssssssssssss
66. nharia El trica 76 No h h printf RTC DS 1302 inicializado com sucesso r n delay_ms 1000 printf Display inicializado com sucesso r n delay_ms 2000 printf lcd_escreve f LENDO SD CARD leitura SD cont if linput PIN DO Valida o para verificar se chave frontal manut coleta analisa falha for i 0 i lt 5 i Loop para mostrar no display que a op o manuten o foi selecionada dof dof printf lcd_escreve f MANUTENCAO delay ms 500 printf lcd_escreve f delay_ms 500 Menu Principal quando selecionada op o manuten o na Chave frontal Dever estar conectado um cabo serial no PC para intera o do printf lcd_escreve f MENU PRINCIPAL printf r n printf r n H tHHHHHHHHEH COLETOR DE FALHAS EM LINKS El HEHEHHHHH HEHE 5 printf r n printf r nDigite uma das opcoes abaixo printf r n printf r n 1 Para escrever ler manualmente no SD printf r n printf r n 2 Para leitura do SD Card printf r n printf r n 3 Para clear limpeza do SD Card printf r n printf r n 4 Para descarregar e limpar SD Card printf r n printf r n 5 Para consultar o status da memoria do SD Card printf r n printf r n 6 Para consultar o registrador CID do SD Card printf r n printf r n 7 Para consultar o registrador CSD do SD Card printf r n
67. o X Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 59 Figura 4 63 Tela do oscilosc pio na sa da do monoest vel retrig vel Fonte Elaborado pelo autor Nota se uma flutua o de aproximadamente 1 V neste sinal isto se deve ao resistor de pull up de 1kQ inserido na sa da do circuito que tem por finalidade ultrapassar os 4 V n o deixando d vidas assim para a porta CO do microcontrolador PIC 18F4520 a presen a do sinal n vel alto ou n vel baixo presente oferecendo uma melhor performance para detec o de pulsos Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 60 4 2 Metodologia dos Testes Integrados no Sistema Real 4 2 1 Testes Central PABX Fabricante Alcatel Lucent Para testes com uma central telefonica de fabricante Alcatel Lucent em opera o foi utilizado um canal El de servi o conectado a uma operadora X de telecomunica es Para esta simula o n o foi poss vel simular a falha AIS pois a mesma deixaria indispon vel grande parte de um sistema de transmiss o ATM 155Mbps PABX ALCATELLUCENT MUX E1 OPERADORA X OMNIPCX ENTERPRISE M dulo de Coleta ALARME LOS Figura 4 64 Topologia de testes com
68. o um dos requisitos obrigat rios para a obten o do grau de Engenheiro Eletricista MSc Eng Eletr Augusto A D de Mattos CREA RS 088003 D Conceito Atribuido A B C D MSc Eng Eletr Miriam Noemi Caceres Villamayor CREA RS 067231 D Conceito Atribuido A B C D Assinaturas Autor Andr Martins de Oliveira Avaliador Augusto A D de Mattos Relat rio Aprovado em Orientador Dalton Vidor Avaliador Miriam Noemi C ceres Villamayor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica DEDICATORIA Dedico a minha esposa Cristiane pelo carinho e por suportar minha aus ncia Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica AGRADECIMENTOS Aos meus pais Eleunice e Mario pelo carinho e por incentivarem a busca do conhecimento desde minha infancia Aos meus familiares e amigos que suportaram e entenderam a minha aus ncia em muitos eventos importantes de nossas vidas Aos meus colegas de trabalho Andr Schneider e Rodrigo pelo apoio e compreensao Ao Professor orientador Dalton Vidor pelo esfor o pessoal em me auxiliar e pelo aprendizado proporcionado Aos professores Andr Bianchi e Augusto Mattos pelas importantes dic
69. or e o receptor para um sistema com multiplexa o por divis o de tempo Aj Al Al TEER Frame 3 Frame 2 Figura 2 19 Representa o do processo de sincronismo Fonte FOROUZAN 2004 p 157 2 8 Transmiss o de Sinais Digitais 2 3 1 Interface a 2 048kbp s Recomenda o ITU T G 703 O ITU T uma rea da ITU Uni o Internacional de Telecomunica es respons vel por coordenar padronizac es relacionadas a telecomunica es O ITU T atualmente uma ag ncia intergovernamental que congrega mais de 700 organiza es p blicas e privadas em 191 pa ses O ITU T cria recomenda es que ap s aprovadas pelos membros s o empregadas como refer ncia para o desenvolvimento de solu es tecnol gicas envolvendo telecomunica es e redes Fonte http www itu int Acesso em 10 10 10 O presente projeto analisa uma linha de transmiss o digital padr o ITU T G 703 com codifica o HDB3 utilizando com meio de transmiss o 1 par de cabos coaxiais com imped ncia de 75 Q resistiva Esse tipo de meio de transmiss o utilizado para conectar entre si ou entre outros tipos de equipamentos centrais PABX roteadores sistemas de grava o digital de voz entre outros sistemas de telecomunica es Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil PA q Departamento de Engenharia El trica 21 2 3 1 1 C
70. ora de fase No emissor No receptor Figura 2 25 Distor o Fonte FOROUZAN 2008 p 83 Segundo Pines 1978 ru do um dos fatores de perda nas transmiss es mais dificil de ser superado e sua presen a inevit vel A figura 2 26 apresenta um exemplo de transmiss o onde salientada a diferen a de um sinal transmitido e recebido quando sofre algum tipo de ruido Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil 26 K Departamento de Engenharia El trica Figura 2 26 Ruido Fonte FOROUZAN 2008 p 84 3 MATERIAIS E M TODOS 3 1 Descric o Geral do Sistema O dispositivo eletr nico desenvolvido permite monitorar constantemente uma linha de transmiss o padr o G 703 em um canal El trafegando a uma taxa 2 048 kbps Atrav s de um algoritmo desenvolvido em Linguagem C e utilizando um microcontrolador PIC 18F4520 conectado a tr s interfaces distintas o dispositivo avalia permanentemente a linha de transmiss o gravando em uma memoria Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil CQ Departamento de Engenharia El trica 27 massiva do tipo SD Card os tipos de falhas ocorridas no sistema bem como dados completos de data e hora em que ocorreram as mesmas As tr s interfaces distintas s o Circ
71. os E No E gt o q Vem xt UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL VER Liaw 4 PRO REITORIA DE GRADUACAO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELETRICA y S PEN ANN ANDRE MARTINS DE OLIVEIRA DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA COLETA E ARMAZENAMENTO MASSIVO DE FALHAS Canoas dezembro de 2010 S S Q Departamento de Engenharia El trica U ANDR MARTINS DE OLIVEIRA DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA COLETA E ARMAZENAMENTO MASSIVO DE FALHAS Professor Orientador Trabalho de Conclus o de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia El trica da ULBRA como um dos requisitos obrigat rios para a obten o do grau de Engenheiro Eletricista Departamento Engenharia El trica rea de Concentra o Telecomunica es e Microprocessadores Msc Eng Eletr Dalton Vidor CREA RS 079005 D Canoas RS 2010 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil ar gt q Departamento de Engenharia El trica we FOLHA DE APROVACAO Nome do Autor Andr Martins de Oliveira Matricula 992101751 9 Titulo Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Professor Orientador Msc Eng Eletr Dalton Vidor CREA RS 079005 D Banca Avaliadora Trabalho de Conclus o de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia El trica da ULBRA com
72. pouca literatura dispon vel e poucos recursos na internet 5 5 Conclus es Os resultados mostraram que o m todo utilizado para a detec o de falhas foi muito confi vel e eficiente mesmo quando o link El apresente ocupa o de v rios canais de voz simult neos O m todo utilizado para a grava o dos bytes na mem ria SD Card n o foi eficiente no caso de haver alguma falta de energia que ocorra durante o processo de grava o ocasionando uma perda na ordem adequada dos dados gravados Este problema ocorre porque o dispositivo n o consegue gravar a flag 255 no ltimo byte da palavra de informa es Este problema pode ser evitado facilmente com a utiliza o de alguma bateria externa ao dispositivo Tamb m foi verificado neste projeto que a manipula o de um dispositivo de tecnologia de ponta como o cart o SD requer uma preocupa o extra desde a confec o correta da placa de circuito at no manuseio correto dos componentes eletr nicos utilizados O dispositivo desenvolvido mostrou se eficaz para o que foi projetado pois as mem rias do tipo SD Card possuem grande confiabilidade na seguran a e integridade dos dados armazenados sendo projetadas para serem robustas fisicamente sendo que dificilmente as mesmas possam apresentar setores de mem ria corrompidos Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Depa
73. presenta de uma forma simplificada o processo de multiplexa o por divis o de tempo onde atrav s do mesmo meio de transmiss o s o transmitidas as informa es de 4 computadores diferentes por m em tempos diferentes Figura 2 17 Representa o do processo de multiplexag o Fonte FOROUZAN 2004 p 157 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 18 A multiplexac o do tipo TDM Time Division Multiplex atualmente a mais utilizada por m existem outros tipos bem menos empregados Conforme descrito anteriormente os tempos de durac o de cada amostragem possuem dura o de 2 lus para cada canal digital com taxa de transmiss o de 64kpbs Cada amostragem no sinal est localizada dentro de uma janela de tempo com durac o total de 3 9 us Fazendo uma an lise verifica se que este tempo muito pequeno se comparado a um periodo Ts de 125 us Este periodo Ts referente a uma frequ ncia de amostragem de 8kHz de um sinal de udio anal gico ou seja o per odo de amostragem de um sinal de udio teria uma ociosidade de 121 9 us por ciclo de amostragem A t cnica de multiplexa o justamente racionaliza o uso deste tempo ocioso pois aproveita para abrir outras janelas destinadas a transmiss o de outros sinais amostrados Esta abertura de janelas que permite a transmiss o d
74. qualidade N o basta pessoas e empresas possu rem dispositivos m veis de ltima gera o centrais telef nicas baseadas em tecnologia de ponta recursos de v deo confer ncia se n o possuem uma infra estrutura de telecomunica es bem dimensionada e confi vel para tornar a comunica o realmente eficiente Esta infra estrutura geralmente est baseada em chamados meios de transmiss o que podem abranger estruturas de fibra ptica enlaces de r dio frequ ncia cabos coaxiais e pares tran ados entre outros Os consumidores de servi os de telecomunica es muitas vezes n o conseguem antecipar uma falha grave que possa ocorrer em seu meio de telecomunica es Muitas vezes uma falha grave ocorre precedida de falhas mais simples e de dura o muito curta Geralmente os consumidores dos servi os oferecidos pelas operadoras de telecomunica es n o possuem uma base de dados confi vel para poder avaliar e tomar provid ncias com base no hist rico de falhas ocorridas O presente trabalho apresenta um prot tipo eletr nico de gerenciamento que auxilia equipes respons veis pela opera o e manuten o de sistemas de telecomunica es a levantar de forma eficiente as reais causas da degrada o na qualidade de servi o em um sistema de telefonia baseado em centrais telef nicas privadas do tipo PABX O prot tipo proposto possui efici ncia m xima para an lise Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de disposi
75. r nTotal de Bytes Gravados no SD lu r n contador 1 Ap s uma leitura completa informa qtde bytes j gravados void descarrega SD Descarrega SD em formato de relat rios e ap s limpa toda a memoria endereconew 0x0000 dof int posicao 0 int vetor 8 for endereco endereconew endereco lt endereconew 0x0007 endereco mmesd_read_byte endereco amp valor vetor posicao valor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 73 posicao delay_ms 1 contador printf r nSTATUS u TIPO u DETECTADO 2u 2u 20 2u 2u 2u 2u n r vetor O vetor 1 vetor 2 vetor 3 vetor 4 vetor 5 vetor 6 vetor 7 endereconew endereco while contador 1 Vai decrementado a vari vel contador at que ela seja 1 ai para void analisa_falha_tipo cont 0 set_timerl 1 setup_timer_1 T1_EXTERNAL delay ms 20 cont get_timer1 setup_timer_1 T1_DISABLED if cont lt 10 t if linput PIN_CO falha 1 Alarme SIA detectado printf lcd_escreve f ALARME AIS else falha 2 Alarme LOS detectado printf lcd_escreve f ALARME LOS else falha 0 Linha OK sem falhas j void analisa_falha do do printf lcd_escreve f INTERFACE OK carrega dados Andr Martin
76. rana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 38 SINGLE BYTE READ ee FULL LUG UU UU UU rm ao a1 a2 as as RE 1 H pof o1 v2 03 v4 os oe 07 SINGLE BYTE WRITE CE SCLK ELE LILA LILA LEA ALA RW AO A1 A2 A3 A4 R C 1 po D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 H NOTE IN BURST MODE CE IS KEPT HIGH AND ADDITIONAL SCLK CYCLES ARE SENT UNTIL THE END OF THE BURST Figura 3 45 Processo de leitura e escrita simplificado no DS1302 Fonte Datasheet DS1302 Para o ajuste de data hora no dispositivo ou a consulta da data hora que ocorrer alguma falha software desenvolvido utiliza os seguintes bytes de comando conforme as opera es de escrita ou leitura descritas na tabela 5 Ei WRITE BIT7 BITS 6 BITS BIT 4 4 BIT3 BIT2 BIT1 81h 80h CH Ci 0 TACA Seconds 83h 82h petite Minutes Minutes 12 24 AM Eca Hour 1 12 0 1 31 CLOCK BURST REh REh Tabela 5 Estrutura dos registradores utilizados DS1302 Fonte Datasheet DS1302 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 39 3 2 3 Dispositivo para armazenamento massivo das falhas 3 2 3 1 Descric o Geral A cada falha ocorrida no sistema de coleta o microcontrolador PIC l no DS1302 6 bytes de informa
77. ress gethex address address lt lt 8 gethex if cmd L t mmcsd read byte address amp value printf r nValor X r n value if cmd E printf r nNovo valor value gethex printf r n mmecesd_write_byte address value mmesd flush buffer Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 71 while TRUE void set_clock Fun o utilizada para setar o hor rio correto no RTC day 13 mth 11 year 10 dow 0 hour 18 min 52 rtc_set_datetime day mth year dow hour min JA int posicao int vetor 5 printf r nDigite dia mes ano hh mm for posicao 0 posicao lt 4 posicao t printf r nDigite vetor posicao getc putc vetor posicao vetor 0 day vetor 1 mth vetor 2 year vetor 3 hour vetor 4 min void carrega dados Fun o utilizada para carregador data hora rtc get date day mth year dow rtc get time hour min sec rm bcd sec Fun o para converter BYTE para BCD rm bed min Fun o para converter BYTE para BCD rm bcd hour Fun o para converter BYTE para BCD rm bcd year Fun o para converter BYTE para BCD rm bed mth Fun o para converter BYTE para BCD rm_bcd day Fun o para converter BYTE para BCD void escreve SD Grava a palavra d
78. rtamento de Engenharia El trica 67 5 6 Sugestoes para Trabalhos Futuros Arquivamento dos dados gravados em formato FAT 16 do Windows com este tipo de grava o poss vel os dados serem extra dos do SD Card diretamente de um PC com Windows instalado Detec o de outros tipos de falhas em links com interface G703 Detec o de falhas em links baseados em tecnologia TCP IP como exemplo recomenda es G 729 ou H 323 Grava o leitura em mem rias SD com capacidades superiores a 2Gb Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 68 6 REFER NCIAS FOROUZAN Behrouz A Comunica o de dados e redes de computadores 4 Ed S o Paulo McGraw Hill 2008 PINES Jos BARRADAS Ovidio C sar Machado Sistemas Multiplex 2a Ed Rio de Janeiro Livros T cnicos e Cient ficos Editora 1978 LATHI P B Sistemas de Comunica o la Ed Rio de Janeiro Editora Guanabara 1987 KRAUS John D Eletromagnetismo 2 Ed Rio de Janeiro Editora Guanabara 1986 ROCHOL J rgen Redes de Computadores 1 Ed Porto Alegre Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Inform tica 1999 ITU T Telecommunication Standardization Sector of ITU G 703 Physical electrical characteristics of hierarchical digital interfaces
79. s dados gravados na mem ria SD Card destacando um alarme do tipo LOS detectado 4 Total de Bytes Gravados no SD 32 STATUS TIPO Q DETECTADO 13 11 2010 18 56 56 STATUS 1 TIPO 2 DETECTADO 13 11 2010 18 56 57 STATUS Q TIPO Q DETECTADO 13 11 2010 18 57 Figura 4 67 Tela com dados gravados no cart o SD para falha LOS Detectada Fonte Elaborado pelo autor Na figura 4 9 abaixo mostrada a tela de gerenciamento PABX Alcatel Lucent destacando um alarme do tipo LOS detectado com 1 segundo de diferen a em rela o ao dispositivo 3 2050 UA Terminal 2 Loss 5 2053 Terminal 4 in service 4 Z2112 S1464 alarm on MIC SYNC access 13 11 10 18 54 04 00020M 034 26 0 00 13 11 10 18 54 08 000020M 016 03 0 00 13 11 10 18 54 13 00002011 03670870700 2 4 20 8 54 JO 4 13 11 10 18 54 23 000020 016 03 0 004 3 2050 UA Terminal 4 Los 13 11 10 18 54 23 0000204 036 08 0 4001 2 2101 MIC SYNC access Still in state of 13 11 10 18 54 28 00020M 16 23 2002 3 2050 UA Terminal 2 Loss 13 11 10 18 54 31 QQQ020M 016 03 0 001 5 2053 Terminal 1 in service 13 11 10 18 54 37 000020M 012 02 0 005 3 2059 UA Terminal 5 Loss 13 11 10 18 54 49 000020M 016 23 0 001 3 2050 UA Terminal 1 Loss 13 11 10 18 57 10 000020M 036 08 0 000 5 2102 MIC SYNC access back to normal Figura 4 68 Tela com dados gravados PABX para falha LOS Detectada Fonte Elaborado pelo autor Na figura 4 10 abaixo mostrada a tela de desc
80. s de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 74 printf lcd_escreve n 2u 2u u 2u 2u day mth year hour min delay_ms 700 analisa_falha_tipo while cont gt 10 status 1 escreve SD endereconew endereco endereconew printf r n Gravacao concluida do carrega dados analisa falha tipo printf lcd_escreve n 2u 2u u 2u 2u day mth year hour min delay_ms 300 printf lcd_escreve f delay_ms 300 while cont lt 10 status 0 falha 0 carrega dados escreve SD endereconew endereco endereconew printf r n Gravacao concluida while TRUE void leitura_SD L a palavra de 8 bytes status falha dia mes ano hora min seg e imprime na tela at chegar na flag de Ultimo byte gravado endereco 0x0000 dof mmesd read byte endereco amp valor printf r nEndereco 8X Valor u endereco valor delay us 1 endereco while valor 255 void limpa_SD Zera todas as posi es de mem ria at a posi o que foi gravada endereco 0x0000 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica 75 dof mmcsd write byte endereco 0 endereco mmesd read byte endereco amp
81. slocamento no tempo Portanto uma onda senoidal pode ser caracterizada no dominio tempo por S t 4 sen cx 0 Onde A Amplitude do sinal CO Frequ ncia angular 29f ngulo de fase Uma comunica o de dados com apenas um sinal anal gico simples n o poss vel de ser estabelecida necess rio trafegar em uma linha de transmiss o um sinal anal gico composto que formado de v rias ondas senoidais simples No in cio do s culo XX o matem tico franc s Jean Baptiste Fourier demonstrou que um sinal composto uma combina o de ondas senoidais simples com diferentes frequ ncias amplitudes e fases Ele provou que um sinal peri dico composto com frequ ncia f pode ser decomposto em uma s rie de fun es senoidais e co senoidais na qual cada fun o uma harm nica inteira da frequ ncia fundamental f do sinal composto S t A sen 274 t 0 A sen 27f t A sen 1 Q gt s t A 04 sen 27mft 38 cos 27mfi n l Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil 2 Departamento de Engenharia El trica 8 Onde 1 A f s t d t 2 A s t cos 270 d t B IN s t sen 270ft d t Amplitude Figura 2 4 Sinal anal gico com respectivas harm nicas Fonte FOROUZAN 2004 p 58 A onda com maior amplitude na figura acima denominada a frequ
82. ssseessssssssssessssssssssseessssesssees 14 FIGURA 2 15 CODIFICA O AMI casssssssssssssssssssesssssssssssssssssssssssesssssssssssssssssssssssessssesssssssssssasesssssessssseessssees 16 FIGURA 2 16 CODIFICA O DE LINHA DIGITAL sssssssssssssssssssssssssssssessssssssssseessssssssssesssssssssssessssseessees 17 FIGURA 2 17 REPRESENTA O DO PROCESSO DE MULTIPLEXA O sssssssssssssssssssssssssssseessssees 17 FIGURA 2 18 ESTRUTURA TDM UTILIZADA NO BRASIL unssssssssssssssssssessssssssssseesssssssssscsssssssessssseeesssees 19 FIGURA 2 19 REPRESENTA O DO PROCESSO DE SINCRONISMO iccsssssssssssssssssssssssesssssssssseesssssees 20 FIGURA 2 20 M SCARA PADR O DE UM PULSO HDB 3 sssssssssssssssssssssssssssssseesssssssssssssssssssssseessssesssess 22 FIGURA 2 21 TELA DO OSCILOSC PIO PARA TR FEGO NORMA Livwsssssssssssssesssssssssssessssssssseessssees 23 FIGURA 2 22 TELA DO OSCILOSC PIO PARA ALARME TIPO LOS issecsssssssssssssssssssssessssseesssseessssees 23 FIGURA 2 23 TELA DO OSCILOSC PIO PARA ALARME TIPO AIS ccssssssssssssssssssssssesssssssssseessssssssees 24 FIGURA 227A TE NU ACA aa 25 FIGURA 2 25 MIST ORCA assa tees 25 FIGURA 2 26 RUIDO assenta e e 26 FIGURA 3 27 DIAGRAMA EM BLOCOS DO DISPOSITIVO sssssssssssssssssssssssssssesssssssssssessssssssssseessssssssssees 27 FIGURA 3 28 FOTOGRAFIA COM VIS O FRONTAL DO DISPOSITIVO sssssssssssssssssesssssessssseessssees 28 FIGURA 3 29 FOTOGRAFIA COM TELA DE MANUTENGAO vsssssssss
83. ssssssesssessesssesssesssssseseseessseeseenees 47 FIGURA 3 56 DIAGRAMA DE PINOS PIC18F4520 scssssssssssssssessssssssssesssessesssesssessssssessseesessscesseeanssseeneesees 49 FIGURA 3 57 MODELO DE PLANILHA EXCEL DESENVOLVIDA PARA CONSOLIDACAO DOS EVENTOS rega aa nas a 50 FIGURA 3 58 FLUXOGRAMA DE SOFTWARE DESENVOLVIDO PARA MODO COLETA 52 FIGURA 3 59 FLUXOGRAMA DE SOFTWARE DESENVOLVIDO PARA MODO MANUTEN O A A ONA IO ORNE SS 54 FIGURA 4 60 TELA DO SOFTWARE PARA AN LISE DE SETORES MEMORIA SD CARD 55 FIGURA 4 61 TELA DO OSCILOSCOPIO PARA TR FEGO NORMAL scssssssssssesssessesssesssessessseseseees 57 FIGURA 4 62 TELA DO OSCILOSC PIO NA SA DA DO RECEIVER DIFERENCIAL ese 58 FIGURA 4 63 TELA DO OSCILOSC PIO NA SA DA DO MONOEST VEL RETRIG VEL 59 FIGURA 4 64 TOPOLOGIA DE TESTES COM PABX FABRICANTE ALCATEL LUCENT 60 FIGURA 4 65 TOPOLOGIA DE TESTES COM PABX FABRICANTE SIEMENS cceeeeesensensenees 61 FIGURA 4 66 FOTOGRAFIA DO DISPOSITIVO INSTALADO EM AMBIENTE DE PRODUCAO 61 FIGURA 4 67 TELA COM DADOS GRAVADOS NO CART O SD PARA FALHA LOS DEFECTADA rta 62 FIGURA 4 68 TELA COM DADOS GRAVADOS PABX PARA FALHA LOS DETECTADA 62 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Y Departamento de Engenharia El trica FIGURA 4 69 TELA CO
84. ssssssssssssssssssseessssssssssessssssssseessssees 28 FIGURA 3 30 TELA DE GRAVA O DE DADOS NA MEM RIA SD CARD 29 FIGURA 3 31 DIAGRAMA DE PINOS CHIP SN75176 sscsssssssssssssssssssssssesssssssssssesssssssssssesssssssssssesssssseessssees 30 FIGURA 3 32 ESTRUTURA DE FUNCIONAMENTO DO RECEIVER DIFERENCIAL ee 30 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil EA 4 Departamento de Engenharia El trica FIGURA 3 33 DIAGRAMA DE PINOS CIP SN74LS123 c sssssssssssssessesssessssssssssesssessesssessscsssssesscescenssescesees 31 FIGURA 3 34 CIRCUITO T PICO UTILIZADO NO CHIP SN74LS123 c sscsssessssssessssssesssesseesesssseeseesees 31 FIGURA 3 35 DIAGRAMA DE SINAIS ENTRADA E SA DA NO CHIP SN74LS 123 32 FIGURA 3 36 ESTRUTURA DE FUNCIONAMENTO DO MULTIVIVRADOR MONOEST VEL 32 FIGURA 3 37 CIRCUITO COMPLETO COM AS 2 ETAPAS PARA DETEC O DE FALHAS 33 FIGURA 3 38 FOTOGRAFIA COM A PLACA DE CIRCUITO DESENVOLVIDO ssssssssssssssssessessees 33 FIGURA 3 39 DIAGRAMA DE PINOS CHIP DS 1302 c sssssssssssssesssessssssessssssesssesssessssssesssesssesscseseessaseseenees 34 FIGURA 3 40 CIRCUITO T PICO DE LIGA O PARA CHIP DS 1302 c ssssssssssssesssessssssessessesssseeseeses 35 FIGURA 3 41 CIRCUITO DE LIGA O CHIP DS 1302 c sssssessssssssssesssessssssesssecssssessseesssescssseenscsseeeseeseees 3
85. t is eosa 20 2 3 1 Interface a 2 048kbp s Recomenda o ITU T G 703 esssseesessssesssssrssesessrsessrsrssessersssessseessresseresees 20 2 3 2 Tipos de Alarmes de anomalias em 2048KDDS cceceeseesseeeesseeseeceeseceseeseceeeeseeesecseeesecseeeseeseeeeeenees 23 2 4 Perdas na TANIA A 24 3 2 1 Dispositivo para detec o de falhas em linhas G703 cceccesesseeseseeeeeeeseeseeeseceeeesecseeeseeeeeeeenseeeneas 29 3 2 2 Dispositivo para gera o da base de tempo c eee eeerecerer carece cera neeeeaneeeeaaeerennaesa 33 3 2 3 Dispositivo para armazenamento massivo das falhas sr reeeeeecerereeranenaneoa 39 3 2 4 Microcontrolador PIC UEFA O ii ida 48 3 3 Descri o dos Sistemas de Inform tica e Computacionais 49 3 3 1 Software compilador ecccecescecesseesseeseeeseeeeeseeseceseesecesecsesesecaeeaesececsecesecsecesesaeecseeesesesetaeseeseeeneaeeess 49 3 3 2 Software para grava o do PIC 8F4520 ce eccescesseeseeseceseeseeesecscessecsceeaeceeeseceeeaeseseeaeceeeseeeseserenseeess 49 3 3 3 Interface para visualiza o dos resultadOs eccccccescessesseeeeceseceeceseeeeecsecesecseeesecseeeseeseceseceuaeeesneeeneaeeess 50 3 4 Fluxograma do software desenvolvido Modo de Coleta 50 3 5 Fluxograma do software desenvolvido Modo de manuten o via porta OTTO sid wn oun bain dei AAA AAA AN AAA os e e E 53 4 1
86. ta serial RS 232 de um computador pessoal As op es a serem selecionadas permitem a realiza o da manuten o do dispositivo tais como limpeza da mem ria SD Card descarga dos dados gravados consultas aos registradores de informa es da mem ria SD Card bem como a escrita leitura manual de uma determinada posi o de mem ria do SD Card Na figura 3 3 a seguir tem se uma foto da tela de manuten o do dispositivo Figura 3 29 Fotografia com tela de manuten o Fonte Elaborada pelo autor Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil D2 q Departamento de Engenharia El trica 29 Para o modo de coleta dos eventos de falhas o dispositivo informa no display frontal o estado em que se encontra o link El bem como a data hora local Caso ocorra alguma falha o dispositivo informa no painel frontal o tipo de falha detectada ap s transmitido para a porta serial informa es detalhadas sobre a falha detectada bem como endere os em base hexadecimal sobre os bytes gravados na mem ria SD Card conforme figura 3 4 abaixo Endereco 00000038 Valor O Endereco 00000039 Valor O Endereco 00000034 Valor 13 Endereco 0000003B Valor 11 Endereco 0000003C Valor 10 Endereco 0000003D Valor 19 Endereco OOOOOO3E Valor 4 Endereco 00000083F Valor 12 Endereco 00000040 Valor 255 Grav
87. taxa de bits por unidade de tempo Fonte FOROUZAN 2004 p 63 Segundo Forouzan 2008 um sinal digital peri dico ou n o um sinal anal gico composto por frequ ncias entre zero e infinito Para sistemas de comunica o de dados os sinais digitais n o peri dicos s o os mais utilizados Para a transmiss o de sinais digitais existem 2 grandes tipos de transmiss es transmiss o banda larga e transmiss o banda base A transmiss o do tipo banda base o sinal digital enviado bit a bit por um canal passa baixa onde a largura de banda come a na frequ ncia O Este tipo de transmiss o n o requer modula o pois geralmente empregado em pequenas dist ncias Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil N Y Departamento de Engenharia El trica 10 IS u Fi Frequenti Figura 2 8 Transmiss o tipo banda base Fonte FOROUZAN 2004 p 66 A transmiss o do tipo banda larga significa transformar um sinal digital em sinal anal gico para a transmiss o atrav s de um processo chamado de modula o O receptor no outro lado da linha dever realizar uma demodula o do sinal para obter os dados originais informa o Para a comunica o de dados em canais El ao inv s de ser transformada a informa o em sinal anal gico para a transmiss o a informa o transformada em sinais digitais
88. tivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 2 quando as falhas ocorrem de forma aleat ria pois o mesmo registra o tipo de falha detectada e tamb m capaz de armazenar a data e hora em que houve esse tipo de falha facilitando a indexa o para a extra o de relat rios hist ricos Al m do exposto quando um consumidor opta por mudar seu fornecedor de servi os de servi os de telecomunica es praticamente imposs vel realizar uma compara o efetiva na melhoria na qualidade dos servi os devido aus ncia dos dados hist ricos armazenados e de uma forma segura e indexada Os principais fabricantes de centrais telef nicas do tipo PABX muitas vezes n o possuem m dulos espec ficos para esta fun o de supervis o de falhas ou muitas vezes esses recursos s o bem limitados a informar somente o hor rio da falha e n o a dura o e com capacidade de mem ria restrita para grava o de per odos hist ricos mais amplos bem como gera o de estat sticas mais detalhadas sobre qualidade de servi o O projeto possui como objetivo o desenvolvimento de um dispositivo eletr nico capaz de avaliar permanentemente uma linha digital de telecomunica es do tipo E1 com tipo de codifica o G703 ITU T Como objetivo espec fico o dispositivo dever em caso de alguma anomalia ou falha no sistema registrar o tipo de falha ocorrida
89. uis Fernando Espinosa Engenharia de processamento digital II la Ed Canoas Ed ULBRA 2006 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil EA 9 Departamento de Engenharia El trica 70 AP NDICE A C DIGO FONTE EM LINGUAGEM C include lt 18f4520 h gt fuses HS NOLVP NOWDT NOPROTECT use delay clock 8000000 use rs232 baud 9600 UART1 include lt stdlib h gt for atoi32 use fast_io c define MMCSD PIN SCL PIN C3 Saida para SD define MMCSD PIN SDI PIN C4 Entrada vinda do SD define MMCSD PIN SDO PIN C5 Saida para SD define MMCSD PIN SELECT PIN C2 Sa da para SD include mmecsd_1 c Biblioteca modificada para func SD Card include lt input c gt Biblioteca para comunica o via serial comandos include lt DS1302 c gt Biblioteca para funcionamento RTC DS 1302 include lt lcd_4B c gt Biblioteca para LCD 2 linhas x 16 colunas Vari veis Globais int valor cmd i cont status falha BYTE day mth year dow hour min sec int32 endereco endereconew 0x0000 contador 0 void escreve mem manual Fun o utilizada para leitura escrita manual no SD Card t BYTE value cmd int32 address do do printf r n printf r nEscrever ou Ler no cart o cmd getc cmd toupper cmd putc cmd while cmd E amp amp cmd L printf r nLocal add
90. uito para detectar falhas presentes no canal E1 Rel gio de Tempo Real Mem ria massiva do tipo SD Card SISTEMA DE COMUNICA O REAL DISPOSITIVO DESENVOLVIDO CIRCUITO PARA CASAMENTO DE REL GIO DE IMPED NCIA TEMPO REAL 75 OHMS MEMORIA MASSIVA SL CARD 2 Gb PARA _ DETECC O DE FALHAS uC PIC 18F4520 DISPOSITIVO a Figura 3 27 Diagrama em blocos do dispositivo Fonte Elaborado pelo autor O dispositivo funciona como um coletor de campo acoplado em paralelo com uma central telef nica em pleno funcionamento n o interferindo em hip tese alguma no funcionamento do sistema de comunica o Possui na parte frontal um display LCD de 2 linhas por 16 colunas para monitora o visual da linha de transmiss o uma entrada para a mem ria SD Card e uma chave de sele o do modo de opera o Basicamente ele funciona em 2 modos Manuten o e Coleta selecionados durante o per odo de inicializa o do sistema Display de informa es Slot SD Card Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coletale armazenament ssivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 28 Coleta Figura 3 28 Fotografia com vis o frontal do dispositivo Fonte Elaborada pelo autor Para o modo de manuten o o dispositivo possui um menu de op es a serem selecionadas pelo operador do sistema via conex o a por
91. vos do presente trabalho foram alcan ados Foi removido somente do escopo inicial do projeto o desenvolvimento de uma interface espec fica para efetuar a descarga dos eventos via serial visto a mesma precisar ser desenvolvida em plataforma Windows Al m disso existem v rios softwares emuladores seriais do tipo Hyperterminal do Windows que realizam a mesma tarefa que facilmente podem ser configurados para gera o dos arquivos no formato txt e possivelmente gera o de relat rios em formato MS Excel 5 3 Avalia o dos ndices de Qualidade O sistema projetado e desenvolvido mostrou uma exatid o em quesitos de tempo Conforme constatado nos testes realizados na se o 4 3 1 os atrasos para a detec o de falha ou normaliza o foram inferiores aos equipamentos PABX existentes Isto se deve ao fato do processamento desses dispositivos ser compartilhado por uma infinidade de outras tarefas visto que o m dulo de coleta desenvolvido possui processamento exclusivo a detec o arquivamento de falhas Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil T No 9 Departamento de Engenharia El trica 66 5 4 Avalia o do Cronograma Previsto e Executado Todos os atrasos decorrentes no projeto foram devidos a falhas de hardwares relativas a mem ria SD Card n o previstas durante a fase de planejamento visto ser uma tecnologia nova com
92. xt on ie card to host Command its to card to host Dataln DataOut Figura 3 51 Estrutura de comunica o SPI mem ria SD Card Fonte http www sdcard org acessado em out 2010 A palavra de comando possui 48 bits de comprimento totalizando 6 bytes completos de informa es sendo que a leitura sempre come a pelo bit mais significativo A seguir tabela com um formato padr o de um comando SPI para uma memoria do tipo SD Card Posi o 47 46 540 39 8 7 1 O C digo comando 0 Ea Bit RE E Franamias o O ii E ee E do a E OE E Valor a 0000 a Ox11 padrao 1111 Tabela 6 Estrutura dos bytes de comando SPI para cart es SD Fonte Fonte http www sdcard org acessado em out 2010 Para os registradores de resposta s o utilizadas palavras com comprimento de 8bits 1byte denominadas de Rn por m o registrador mais utilizado o R1 Similar a palavra de comando os bits come am a ser lidos sempre pelo mais significativo MSB que sempre dever ser O Abaixo o formato padr o para o byte de resposta R1 Andr Martins de Oliveira Desenvolvimento de dispositivo para coleta e armazenamento massivo de falhas Universidade Luterana do Brasil Ga S Departamento de Engenharia El trica Se U 0 7 lol LL TTT o am idle state erase reset illegal command com cre error erase sequence err address error Figura 3 52 Bits dos re

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