Rastreador veicular GPRS/GPS com interface para tacógrafo

Desenvolvimento de um rastreador veicular com tacógrafo

Este rastreador veicular começou a ser desenvolvido no início dos anos 2000, quando a ECK foi procurada para criar um sistema de rastreamento destinado principalmente a caminhões e veículos comerciais.

O cliente já possuía forte experiência no desenvolvimento de tacógrafos, mas ainda não dominava a tecnologia necessária para desenvolver um rastreador completo. A participação da ECK envolveu, portanto, não apenas o desenvolvimento do produto, mas também o suporte e treinamento da equipe de engenharia do cliente.

O projeto evoluiu ao longo de diferentes gerações de hardware e firmware.

Primeira geração: MSP430, GPS e GPRS

A primeira versão utilizava um microcontrolador MSP430, escolhido principalmente pelo baixo consumo de energia, associado a modem celular e receptor GPS.

O firmware embarcado foi desenvolvido em ANSI C, permitindo manter uma arquitetura relativamente independente do microcontrolador utilizado.

A comunicação com os servidores utilizava UDP, com mecanismos de compactação destinados a reduzir o volume de dados transmitidos pela rede celular.

O sistema implementava recursos como armazenamento e recuperação de histórico, posicionamento GPS e cerca eletrônica.

Escalabilidade da comunicação

Um dos desafios apareceu quando o sistema começou a operar com uma quantidade muito maior de rastreadores.

O lote piloto chegou a aproximadamente mil equipamentos, criando uma carga de comunicação que a infraestrutura originalmente disponível não conseguia processar adequadamente quando muitos dispositivos tentavam transmitir simultaneamente.

Foi necessário desenvolver no próprio sistema embarcado uma estratégia para distribuir essas conexões.

Os rastreadores obtinham dinamicamente os endereços disponíveis e utilizavam quatro servidores/IPs, distribuindo os equipamentos entre eles. A identificação do equipamento permitia determinar para qual servidor cada rastreador deveria encaminhar seus dados.

Essa arquitetura reduziu a concentração das conexões em um único ponto e permitiu que a infraestrutura evoluísse para suportar uma frota maior de equipamentos.

Segunda geração: migração do MSP430 para Freescale

Na evolução seguinte do produto, o hardware foi migrado do MSP430 para um microcontrolador da Freescale.

O novo processador permitia atingir níveis semelhantes de consumo com custo mais competitivo naquele momento.

Como o firmware havia sido estruturado em ANSI C, a migração pôde ser realizada preservando grande parte da arquitetura e do código desenvolvido anteriormente.

Essa etapa mostrou uma vantagem importante de separar adequadamente a lógica da aplicação das particularidades do hardware.

Terceira geração: integração com o tacógrafo

A evolução seguinte integrou ao rastreador os dados provenientes do tacógrafo.

A proposta passou a combinar em um único sistema informações de posicionamento, comunicação celular e dados operacionais do veículo.

Surgiu, entretanto, uma limitação de hardware: o microcontrolador utilizado possuía apenas duas interfaces seriais disponíveis. Uma já estava destinada ao modem GPRS e outra ao receptor GPS.

A comunicação com o tacógrafo exigia uma terceira interface.

A solução foi implementar uma UART por software, permitindo acrescentar a comunicação necessária sem substituir o processador ou alterar completamente a arquitetura eletrônica existente.

Engenharia e transferência de tecnologia

O trabalho da ECK não terminou no desenvolvimento do equipamento.

O cliente possuía uma equipe de engenharia própria e desejava assumir as futuras evoluções do produto. Por isso, parte importante do projeto foi dedicada à transferência de conhecimento.

Foram realizados treinamentos e discussões técnicas sobre desenvolvimento de firmware, organização do código, documentação, comentários, controle de histórico e metodologia de desenvolvimento.

Dessa forma, o projeto deixou como resultado não apenas um produto, mas também uma equipe preparada para continuar sua evolução.

Resultado

O rastreador passou por diferentes gerações: começou como um sistema GPS/GPRS de baixo consumo, recebeu uma nova plataforma de processamento, evoluiu sua infraestrutura de comunicação para atender um número maior de equipamentos e finalmente incorporou a interface com tacógrafo.

O projeto é um exemplo de como a ECK pode atuar em diferentes níveis de um desenvolvimento: hardware, firmware embarcado, protocolos de comunicação, integração entre equipamentos, análise de arquitetura e capacitação da engenharia do cliente. Veja também outros projetos de engenharia eletrônica desenvolvidos pela ECK.

Tecnologias envolvidas: MSP430 · Freescale · ANSI C · GPS/GNSS · GPRS · UDP · Tacógrafo · UART · Comunicação embarcada · Sistemas de rastreamento