Desenvolvimento do Firmware de uma placa de comunicação celular proprietária

Abstract

A empresa RMS Registradores de Energia, especializada no desenvolvimento de registradores eletrônicos para medição de grandezas elétricas em sistemas de baixa e média tensão, utiliza em seus equipamentos uma placa de comunicação responsável pela transmissão remota dos dados de medição ao servidor privado SEGECON por meio da rede celular. Essa placa é fornecida por terceiros, tornando a empresa dependente da propriedade intelectual do fabricante para a manutenção e evolução do firmware. Diante desse cenário, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um firmware embarcado para essa placa, composta pelo microcontrolador LPC2368 e pelo modem celular MA510GL, cuja arquitetura é previamente definida e não permite modificações em sua configuração física. O objetivo do trabalho consiste em desenvolver um firmware capaz de intermediar a comunicação entre o registrador de energia — no qual participam deste processo a placa de comunicação e a placa RVL— e o servidor SEGECON, garantindo a transferência das informações de medição. Para o desenvolvimento da aplicação foi empregado o sistema operacional de tempo real RL-RTX, utilizando recursos como Event Flags, Mailboxes, Memory Pools e User Timers, além de comandos AT destinados à configuração do modem, ao estabelecimento da conexão com a rede celular e à comunicação com o servidor por meio da criação de sockets TCP. Também foi implementado o protocolo de comunicação utilizado pela RMS, que define a estrutura das mensagens e os mecanismos para a troca de informações entre o servidor SEGECON e a placa RVL. A validação do firmware foi realizada por meio da análise dos logs de comunicação gerados durante a etapa final de testes, contemplando o estabelecimento da conexão, a transferência de blocos de memória de massa e o envio periódico de mensagens KEEP-ALIVE. Durante a validação, foram executados 46 ciclos de comunicação, dos quais 36 ocorreram conforme o comportamento esperado, resultando em uma taxa de sucesso de aproximadamente 78%. Apesar da identificação de falhas relacionadas ao gerenciamento do encerramento da conexão TCP e à reinicialização de temporizadores, o sistema apresentou capacidade de recuperação automática, mantendo sua estabilidade operacional e preservando sua principal funcionalidade, que consiste na intermediação da comunicação entre o servidor SEGECON e a placa RVL.RMS Energy Meters, a company specialized in the development of electronic energy meters for measuring electrical quantities in low- and medium-voltage systems, uses a communication board in its devices to remotely transmit measurement data to its private server, SEGECON, through the cellular network. This communication board is supplied by a third-party manufacturer, making the company dependent on the supplier's intellectual property for firmware maintenance and further development. In this context, this work presents the development of embedded firmware for this communication board, which is based on the LPC2368 microcontroller and the MA510GL cellular modem. Since its hardware architecture is predefined, modifications to its physical configuration are not possible. The objective of this work is to develop firmware capable of mediating communication between the energy meter—which comprises the communication board and the RVL board—and the SEGECON server, ensuring the reliable transmission of measurement data. The application was developed using the RL-RTX real-time operating system, employing features such as Event Flags, Mailboxes, Memory Pools, and User Timers, as well as AT commands for modem configuration, cellular network connection establishment, and communication with the server through the creation of TCP sockets. The communication protocol adopted by RMS was also implemented, defining the message structure and the mechanisms for information exchange between the SEGECON server and the RVL board. Firmware validation was performed through the analysis of communication logs generated during the final testing phase, including connection establishment, mass memory block transfer, and the periodic transmission of KEEP-ALIVE messages. During the validation process, 46 communication cycles were executed, of which 36 behaved as expected, resulting in an approximate success rate of 78%. Although issues related to TCP connection termination management and timer reinitialization were identified, the system demonstrated automatic recovery capability, maintaining operational stability while preserving its primary functionality of mediating communication between the SEGECON server and the RVL board.