Trabalho 1 - 2025-1

1. Identificação

Grupo: MiMU GLOVES

2. Descrição Geral do Produto

Nome do Produto:

MiMU Gloves
Funções principais:

Ela captura os movimentos dos dedos através de sensores de flexação em cada um dos dedos e também captura dados de movimentos utilizando giroscópio, em todas as direções, fornescendo a um computador ou dispositivo MIDI configurado uma forma de controlar música, sons, efeitos, imagens e praticamente qualquer comando que pode ser feito por um mouse ou teclado ou recebido por um dispositivo MIDI.
Segmento de mercado:

Música, Artes Performáticas, Wearable Technology.
Imagem(s) do produto:
Vídeo de demonstração:

Tiny Desk MiMU Gloves, minuto 9:15

3. Características Técnicas

ESP 32 block diagram

3.1 Unidade de Processamento

ESP32-D0WD-V3

Tipo: Microcontrolador (System-on-Chip, SoC)
Arquitetura: Dual-core Xtensa LX6 (32 bits)
Fabricante: Espressif Systems
Frequência de clock: Até 240 MHz

O microcontrolador ESP32 será responsável por ler dados de um IMU (e.g., aceleração e giroscópio) e sensores de flexão, mapear esses dados para MIDI, e enviar via WI-FI para um programa desktop de música.

Fonte: ESP32 Series datasheet

3.2 Memória

SRAM: 520Kb
ROM: 448Kb

SRAM atendendo às necessidades de processamento e a ROM garantindo a base operacional. A PSRAM externa (como a ESP-PSRAM64H) pode ser adicionada para escalabilidade.

Fonte:

3.3 Sistema Operacional

Tipo: Sem sistema operacional embutido.

3.4 Sensores e Atuadores

Sensores:
- IMU MPU-6050 (Acelerômetro + Giroscópio)
- Sensores de flexão (Spectra Symbol Flex Sensors)
Atuadores:
- LEDs de status
- Motor de vibração para feedback tatil

Conexão:

I2C (IMU) serve para conectar o acelerômetro e os giroscópios no mesmo barramento, útil em sensores.
Resistência variável (Flex) para os sensores de flexão ele serve diretamente como uma resistência variável, com isso a conexão do microcontrolador consegue interpretar o quanto o dedo foi dobrado

3.5 Interfaces de Comunicação com Fio

Protocolos: UART para programação/depuração interna.
Datasheet nRF52832 Nordic

3.6 Interfaces de Comunicação Sem Fio

Protocolos: Bluetooth Low Energy (BLE 4.2+)
Bluetooth SIG Overview

3.7 Entradas/Saídas (I/O)

GPIOs disponíveis: 32 GPIOs configuráveis
ADC/DAC: 8 GPIO com canais analógicos para SAADC, COMP ou LPCOMP inputs
PWM: 3 módulos PWM que podem fornecer até 12 canais PWM com controle de frequência individual em grupos de até quatro canais.
Datasheet nRF52832 Nordic

3.8 Fonte de Energia e Sistema de Alimentação

Tipo: Power Bank 5V
Conexão: O power bank serve como uma maneira fácil de adiicionar energia as luvas sem estar conectado a cabos de energia, para nosso projeto experimental é funcional, só temos que tomar cuidado com a tensão do sensor IMU MPU-6050, pois ele atua em 3.3V, soluções que teremos que ter é ou somente ter ele no pino da raspberry, ou criar um circuito com resistores numa protoboard ou por fim utilizar um conversor lógico para diminuir essa tensão.

3.9 Firmware e Atualizações

Firmware: Software de baixo nível que controla o microcontrolador captando sinais e enviando para o software Glover através do protocolo MIDI ou OSC. Firmware antigo é aberto, porém a versão recente e suas atualizações são de código fechado e aconteceram em 2018.

3.10 Proteção e Segurança

Recursos de Segurança do ESP32-D0WD-V3

Secure Boot: Garante que apenas firmware assinado digitalmente seja executado, verificando sua integridade na inicialização. No projeto, protege o código que processa sensores e gera MIDI contra alterações maliciosas, essencial para dispositivos usados em eventos públicos.
Flash Encryption: Criptografa o conteúdo da Flash externa (firmware e mapeamentos MIDI) com AES-256, impedindo acesso não autorizado. Protege configurações personalizadas, como gestos mapeados para notas MIDI, mesmo se a luva for perdida.
1024-bit OTP, até 768-bit para clientes: Memória de programação única (OTP) de 1024 bits, com até 768 bits disponíveis para chaves ou dados do usuário. Pode armazenar chaves criptográficas para autenticação MIDI, reforçando a segurança.
Aceleração de Hardware Criptográfico:
- AES: Suporta criptografia AES-128/256 para proteger mensagens MIDI enviadas via Bluetooth (BLE), evitando interceptação.
- Hash (SHA-2): Gera resumos criptográficos para verificar a integridade do firmware ou dados MIDI.
- RSA: Usa RSA-3072 para assinaturas digitais, garantindo atualizações OTA seguras.
- ECC: Oferece criptografia de curva elíptica para autenticação eficiente, útil em conexões BLE.
- Random Number Generator (RNG): Gera números aleatórios verdadeiros para chaves de sessão, fortalecendo a segurança das comunicações MIDI.