00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IC - INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - IC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO- IC
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18188
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Processamento colaborativo ARM-FPGA no cyclone V SoC estudo comparativo de arquiteturas com córtex-A9 e raspberry Pi 5 para reconhecimento de gestos
Autor(es): Nascimento, Pedro Henrique de Brito
Primeiro Orientador: Araújo, Ícaro Bezerra Queiroz de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Melo, Gustavo Costa Gomes de
metadata.dc.contributor.referee1: Martins, João Raphael Souza
metadata.dc.contributor.referee2: Martins, Allan de Medeiros
Resumo: Sistemas embarcados desempenham um papel central em diversas aplicações que exigem processamento em tempo real, combinando hardware e software para executar funções específicas. Dentro desse contexto, as arquiteturas híbridas, que integram diferentes tecnologias, como microcontroladores, FPGAs e SoCs, destacam-se por sua capacidade de aliar flexibilidade de processamento e eficiência energética. Um exemplo de tais tecnologias é o kit de desenvolvimento DE1-SoC,que combina a um processador ARM Cortex-A9 comum a FPGA Cyclone V. Este trabalho apresenta uma análise comparativa de arquiteturas híbridas de sistemas embarcados, aplicadas ao processamento digital de imagens (PDI), utilizando o reconhecimento de gestos como estudo de caso. Foram avaliadas três configurações principais : uma abordagem baseada exclusivamente na Raspberry i5, uma arquitetura colaborativa entre a Raspberry Pi 5 e a FPGA Cyclone V, e uma solução totalmente integrada utilizando o DE1-SoC.O objetivo central foi investigar as vantagens e limitações de cada configuração em termos de tempo de resposta, eficiência no processamento e escalabilidade. Os resultados destacaram que a arquitetura colaborativa entre a Raspberry Pi5 e o FPGA apresentou um desempenho superior, com uma redução de aproximadamente 89,1% no tempo total de execução em relação a Raspberry Pi5 utilizada de forma independente. Em contrapartida, a solução integrada ao Cortex-A9 demonstrou um tempo de execução cerca de 29,8vezes maior na transferência de dados, evidenciando gargalos em operações de entrada e saída. A Raspberry Pi5 isolada, por sua vez, mostrou-se insuficiente para demandas em tempo real, destacando suas limitações em cenários com deadlines estritos. Com base nesses resultados, o trabalho reforça a importância do planejamento arquitetural em sistemas embarca dos e sugere futuras pesquisas voltadas `a otimização de protocolos de comunicação e melhorias no gerenciamento de sistemas operacionais para aplicações de alto desempenho.
Abstract: Embedded systems play a central role invarious applications that require real-time processing, combining hardware and software to perform specific functions. In this con- text, hybrid architectures, which integrate diferente Technologies such as microcontrollers, FPGAs, and SoCs, stand out for their ability to combine processing flexibility and energy efficiency. An example of such architectures is the DE1-SoC development kit, which combines na ARM Cortex-A9 processor with a Cyclone VFPGA. This work presentes a comparative analysis of hybrid embedded system architectures  Applied to digital image processing (DIP), using gesture recognition as a case study. Three main configurations were evaluated: an approach based exclusively on the Raspberry Pi5,a collaborative architecture between the Raspberry Pi5 and the Cyclone VFPGA, and a fully integrated solution using theDE1-SoC. The central objective was to investigate the advantages and limitations of each configuration in terms of response time, processing efficiency, and scalability. The results high lighted that the collaborative architecture between the Raspberry Pi5 and the FPGA achieved superior performance, with a reduction ofapproximately89.1%intotalexecutiontimecomparedtotheRaspberryPi 5 used independently.I ncontrast, the integrated solution with the Cortex-A9 showed an execution time about 29.8 times greater in data transfer, revealing bottle neck sin input and out put operations. The isolated RaspberryPi5,in turn, proved insufficient for real-time demands, high light ingits limitations in scenarios with strict deadlines. Based on these results, the work emphasizes the importance of architectural planningin embedded systems and suggests future research focused on optimizing communication protocols and improving operating system management for high-performance applications.
Palavras-chave: Arquitetura híbrida de HPS-FPGA
Reconhecimento de gestos
Sistemas  embarcados (computação)
Hybrid HPS-FPGA architecture
Gesture Recognition
Embedded systems (computing)
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia da Computação - Bacharelado
Citação: NASCIMENTO, Pedro Henrique de Brito. Processamento colaborativo ARM-FPGA no cyclone V SoC: estudo comparativo  de arquiteturas com córtex-A9 e raspberry Pi 5 para reconhecimento de gestos. 72 f. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia da Computação) – Instituto de Computação, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18188
Data do documento: 5-dez-2024
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