2022/2

Semana 1 – 29/08 e 31/08

• Apresentação da disciplina. Slides aula 1.

• Artigo: “Embedded Software”, Edward A. Lee, Advances in Computers, Vol. 56, Academic Press, London, 2002. [cópia local]

• Artigo: “Incorporating C++ into Mars
  Rover Flight Software” [cópia local] (slides: 13; 16-19; 34-40; 52)

• Slides “C em sistemas embarcados“.

• Ambiente de desenvolvimento I [21]: Tutorial [6]; One page Linux; Comandos básicos; Exercícios Linux.

• Ambiente de desenvolvimento II: Ferramentas para desenvolvimento na web: github, terminal linux, editor de código fonte, compilador C/C++ (https://replit.com/languages/cpp)

• Revisão de C, Ponteiros [3]: Notas de aula; Exemplos; Exercícios; Soluções.

Semana 2 – 05/09

• Revisão de C, introdução a C++: Estrutura programa (Hello World!) [7]; Variáveis [8]; Operadores [9]; Controle de fluxo [10]; Funções [11].

• Introdução a C++: Class x struct [12]; Exercícios (fazer o exercício 6 da lista na aula) [13].

Semana 3 – 12/09 e 14/09

• Exercício para fixação do conteúdo a ser desenvolvido pela turma durante a aula: Cadastro de alunos (Exercício 6 da lista [13]).

• Correção do exercício em aula (Ver na pasta “Agregacao” uma possível solução para o exercício).

• Paradigma de orientação a objetos: Objetos [14]; Classes [15]; Abstração [16]; Encapsulamento [17]; Métodos, atributos, construtores [18]; Classe Resistor. Exercícios [19].

• Relacionamento entre classes: Agregação; Exercícios.

• Hierarquia de classes: Herança; Exemplo.

Semana 4 – 19/09 e 21/09

• Hierarquia de classes: Herança múltipla; Construtores e destrutores; Notas de aula [1].

• Exercício para fixação do conteúdo a ser desenvolvido pela turma durante a aula: Implementação de calendário com data e hora, usando como base os exemplos de herança múltipla discutidos na aula. O programa deverá ficar em laço infinito, atualizando a data e hora.

• Exercício para fixação do conteúdo a ser desenvolvido pela turma durante a aula: herança – usando as classes Aluno, Professor e ClockCalendar.

Semana 5 – 26/09 e 28/09

• Classes bases virtuais; Funções virtuais; Friends; Sobrecarga de operadores: Notas de aula [1]; Exemplo friends.
  • Exercícios: friends e sobrecarga de operadores.
  • Exercícios: classes abstratas, funções virtuais e friends.

• Classes abstratas; Polimorfismo: Notas de aula [1].
  • Exercício sobre polimorfismo: implementar as classes necessárias para que o programa testCShape3d funcione corretamente.
  • Exemplo de classe abstrata: [RobotLinux]

• Exercício: Sistema de controle de acesso, com cadastro de usuários em um vetor, e diversos tipos de entradas de dados (diversos periféricos de I/O).

Semana 6 – 03/10 e 05/10

• Revisão dos exercícios das aulas anteriores:
  • Aula 4: herança.
  • Aula 5: classes abstratas, funções virtuais e friends.
  • Aula 5 – polimorfismo: testCShape3d.

• Funções Template e Classes Template: Notas de aula e exemplos.

• Exercício: Adaptar o programa da CShape3d para utilização de templates, possibilitando o cálculo de volumes com float e inteiro.

• C++ Standard Template Library – STL: slides, tutorial 1, tutorial 2, e exemplos.

• Tratamento de exceções: exemplos e std::exception.

• Manipulação de arquivos: exemplos.

• Sistema básico de I/O: exemplos.

Semana 7 – 10/10

• Plataforma Atlys, Leon3 + FPGA (System-on-a-Chip – SoC)

• Tutorial Leon3 na plataforma Atlys – apresentação do fluxo de desenvolvimento utilizando um cross-compiler, e ferramenta de download.

• Utilização do display OLED na plataforma Atlys [material OLED na Atlys] e [projeto 2015/1].

• Exercício: Protipação do clock/calendar descrito nas Notas de aula [1] na plataforma Atlys com Leon3 – solução para a implementação do clock/calendar, considerando os recursos reduzidos de um kit de desenvolvimento baseado em um microprocessador, sem sistema operacional (bare-metal). Dicas para acesso aos recursos de I/O (chaves/botões) estão disponíveis em: grlib_README

• Plataforma 32F429 Discovery (disponível no LABSDG). Para utilizar Linux nessa plataforma, os seguintes tutoriais podem ser seguidos:
  • eLinux.org: https://elinux.org/STM32
  • Ubuntu: http://vedder.se/2012/07/get-started-with-stm32f4-on-ubuntu-linux/

• Outra placa que pode ser utilizada (adquirida pelos alunos que desejarem): ARM Cortex M4F

Semana 8 – 17/10 e 19/10

• 17/10 – Exercício com a Plataforma Atlys: projeto e desenvolvimento de software em C++ para controle de uma máquina de venda de refrigerantes (vending machine). Será exercitado o ciclo completo de projeto, incluindo o levantamento de requisitos, descrição do projeto com máquina de estados finita (FSM), codificação, implementação e testes.
  • Especificação completa, e sugestão de solução
  • Dicas:
    • Tutorial para uso da Atlys/Leon3;
    • Instruções para uso dos LEDs e botões da Atlys, com o Leon3 (ver linhas 56 a 58);
    • Template para uso do OLED;
    • Template para uso dos LEDs da Atlys;
    • Template para data/hora.
  • Entregáveis:
    • Diagrama de classes; programa de testes (escrita) do OLED; e programa fonte do controle da vending machine.
    • Relatório e demonstração do programa funcionando na placa.

• 19/10 – Avaliação.

Semana 9 – 24/10 e 26/10

• Desenvolvimento da Questão 2 da P1 – Controlador da máquina de vendas de refrigerantes no processador LEON3.

• Estruturas de dados em C++: Vetor, Matriz, Listas, Filas, Pilhas, Grafo, Arvore.
  • Exemplo de lista encadeada: [ListaInteiros].
  • Exemplo de árvore: [Arvore].

• Demonstração durante a aula de detalhes de operações em estruturas de dados: inclusão, remoção, consulta, listagem, construtor, destrutor.

• Uso de templates nas estruturas de dados (ex. nodo em lista encadeada)

Semana 10 – 31/10

• Estruturas de dados em C++: Vetor, Matriz, Listas, Filas, Pilhas, Grafo, Arvore.
  • Exemplo de lista encadeada: [ListaInteiros].
  • Exemplo de árvore: [Arvore].

• Demonstração durante a aula de detalhes de operações em estruturas de dados: inclusão, remoção, consulta, listagem, construtor, destrutor.

• Uso de templates nas estruturas de dados (ex. nodo em lista encadeada)

Semana 11 – 07/11 e 09/11

• Especificação do projeto final: TBD.

• Dicas para o desenvolvimento do Projeto Final.

Semana 12 – 14/11 e 16/11

• Dicas para o desenvolvimento do Projeto Final:
  • Comunicação serial UART:
    • Visão geral – slides.
    • Dicas de implementação no Linux e Windows.
  • Exemplo de uso de threads [20].
  • Plano de teste (test plan): slides e exemplo
  • Introdução ao desenvolvimento de aplicações em C++ para Android:
    • Native Development Kit (NDK)
    • Android Studio
    • LLDB (native debugger)
    • CMake (build system)
    • Native Activity / Java
    • OpenGL
  • Livro “Pro Android C++ with the NDK”: [cópia local] e [freepdf-books.com]
  • Guia do Google sobre como adicionar código C e C++ à projeto Android.

Semana 13 – 21/11 e 23/11

• Aulas reservadas para o desenvolvimento e entregas parciais do projeto final.

• Exercício: projeto e desenvolvimento de sistema de apoio ao controle de aquecimento de piscinas (PARTE 1). Será exercitado o ciclo completo de projeto, incluindo o levantamento de requisitos, descrição do projeto, codificação, implementação e testes.
  • Especificação (ver PARTE 1)
• Exercício: projeto e desenvolvimento de sistema de apoio ao controle de aquecimento de piscinas (PARTE 2). Inclusão de funcionalidade de registro de eventos (log) utilizando estruturas de dados, e comunicação serial via UART para transmissão do log para um computador hospedeiro. Será exercitado o ciclo completo de projeto, incluindo o levantamento de requisitos, descrição do projeto, codificação, implementação e testes.
  • Especificação (ver PARTE 2)

Semana 14 – 28/11 e 30/11

• Aulas reservadas para o desenvolvimento e entregas parciais do projeto final.

• Exercício: Implementar uma lista para armazenamento de valores inteiros ordenada, ou seja, uma lista que a cada inclusão deverá permanecer com os valores armazenados nos nodos em ordem crescente. A lista não pode aceitar valores duplicados.

• Exercício: Implementar uma lista duplamente encadeada, com as mesmas funcionalidades apresentadas na lista simplesmente encadeada, utilizando as facilidades dos nodos com ponteiros para o próximo nodo e para o nodo anterior e, também, utilizando um ponteiro fixo no último nodo da lista.

• Exercício: Alterar o exercício 6 desenvolvido no início do semestre [13] (cadastro de aluno e notas), visando utilizar uma lista duplamente encadeada como estrutura de dados, no lugar do vetor utilizado originalmente. Os nodos da lista, além dos dados do aluno (matrícula e notas), deverá conter também a data e hora atual (usar o clock/calendar desenvolvido anteriormente). O valor da data/hora pode ser salva como uma string. Após testar o programa em um computador, transferir para o kit de desenvolvimento e realizar os devidos testes de funcionamento.

• Exercício: Alterar o software de controle da máquina de venda de refrigerantes de forma a incluir um log das operações realizadas. Utilizar uma estrutura de fila para armazenar as informações sobre as vendas realizadas. Sempre que uma nova venda for realizada, deverá ser incluído um novo nodo na fila contendo: nome do refrigerante vendido; valor do refrigerante; e data/hora da venda (usar o clock/calendar desenvolvido anteriormente). A qualquer instante, o operador da máquina poderá realizar as seguintes consultas no log: listar o valor total de vendas; listar a quantidade vendida de cada refrigerante; e listar o período do dia com mais vendas. Lembrar que para realizar essas operações, a fila precisará ser esvaziada (log será reinicializado), e os dados transferidos para outra estrutura de dados (uma lista, por exemplo).

Semana 15 – 05/12 e 07/12

• Aulas reservadas para o desenvolvimento e entregas parciais do projeto final.

Tópicos diversos:

• Palestra do Bjarne Stroustrup, criador do C++: “Writing good C++14“. Essa palestra e’ relacionada a uma das frases famosas do Stroustrup: “C makes it easy to shoot yourself in the foot; C++ makes it harder, but when you do it blows your whole leg off“. O link fornecido inicia no final do slide 21, onde e’ apresentado um problema discutido nas aulas da disciplina. Que problema e’ esse? Quais as implicações desse problema? Quais as solucoes apresentadas na palestra?

• Webinar: “Migrating from Embedded C to C++“. Tópicos cobertos:
  • Encapsulation by classes and namespaces
  • Automatic initialization with class constructors
  • Function overloading
  • Improved reuse with class inheritance and virtual functions
  • Safe flexibility with class templates
  • Stronger checking by compiler
  • Standard library of containers and algorithms
  • Integration with existing C code

• System-on-a-Chip (SoC): Plataforma DE1-SoC Cyclone V da Altera, ARM (dual core Cortex A9) + FPGA

• System-on-a-Chip (SoC): Plataforma Zynq da Xilinx, ARM (dual core Cortex A9) + FPGA

• Plano de teste (test plan): slides e exemplo

• Introdução ao desenvolvimento de aplicações em C++ para Android:
  • Native Development Kit (NDK)
  • Android Studio
  • LLDB (native debugger)
  • CMake (build system)
  • Native Activity / Java
  • OpenGL

• Livro “Pro Android C++ with the NDK”: [cópia local] e [freepdf-books.com]

• Guia do Google sobre como adicionar código C e C++ à projeto Android.

• Aulas reservadas para o desenvolvimento e entregas parciais do projeto final.

Semana 16 – 12/12 e 14/12

• Aulas reservadas para o desenvolvimento e entregas parciais do projeto final.

Semana 17 – 19/12 e 21/12

• Apresentação do projeto final.