sel 0415 – introd. À organizaÇÃo de computadoresiris.sel.eesc.usp.br/sel415m/aula 9 - 8051...
Post on 22-Jul-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
SE
L 04
15
Prof. Dr. Marcelo A. C. Vieira
SEL 0415 – INTROD. À ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Aula 9 – MicrocontroladorIntel 8051 Parte 1
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Microcontroladoresn Microcontrolador é o nome dado ao componente que
incorpora em um só CI todos os elementos necessários aum microcomputador;
n Deve ter o Microprocessador (ULA + Registradores +Unidade de Controle), Memórias (Programa e Dados) eInterfaces;
n As interfaces podem ser as mais diversas :¨Contador / Temporizador¨Conversor AD / DA¨Portas de I/O Paralelas (Entrada e Saída)¨ Interface Serial
n Além disso deve permitir a expansão externa de memóriae periféricos.
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Microcontroladoresn Dispositivos projetados para uso em tarefas
dedicadas, Ex:controle de impressora, plotter, copiadoras, forno de
microondas, reguladores de velocidade, acionadores de motores de passo, controladores
de elevadores, etc.n Manipulação de estrutura de dados seqüenciais;n Podem ser programados para uso no controle de
qualquer tarefa – Flexibilidaden Espaço limitado de memórias
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Controle
Memória de Programa
Dados
Periféricos e I/O comunicação Sinais analógicos Temporização
Exemplo típico da arquitetura de um microcontrolador
MICROCONTROLADOR 8051
SE
L 04
15
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Microcontrolador 8051
MICROPRO-CESSADOR
Gerador de RESET
Oscilador
Memóriade
Programa
Memóriade
Dados
Seleção deendereços
e Geração de CS
PortasI/OInterrupções
Duto de dados
Controle I/ODuto de endereços + controle
CS CS
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Operação do Microcontrolador• Um microcontrolador é um circuito digital sequencialcapaz de buscar e executar instruções de programasalocados na memória de programa;
• Após a energização de um microcontrolador, égerado um sinal de reset que zera o Program Counter(PC), ou seja, posiciona o Contador de Programa noendereço inicial (geralmente 0000h). O programa éexecutado a partir de seu início;
• O microcontrolador irá buscar e executar asinstruções na sequência que elas estão gravadas namemória de programa, seguindo sempre o endereçode memória definido pelo PC (contador de programa);
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Operação do Microcontrolador• Ciclo de Busca: operação de leitura do opcode deuma instrução (ou parte dela) a partir da posição dememória cujo endereço é definido pelo conteúdo doPC. O opcode da instrução é armazenado em umregistrador chamado de RI (Registrador deInstrução), para ser executado pela unidade decontrole;• Ciclo de Execução: executa a instrução (se elaocupar apenas uma posição) ou busca os demaisbytes da instrução na memória de programa paraem seguida executá-la. Nesse ciclo, o conteúdo doPC é incrementado de uma, duas ou três unidades.Isso depende do tamanho da instrução.
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Operação do Microcontrolador• Ciclo de Máquina: ciclo de busca do “opcode” +execução da instrução. Para o 8051 tem duração de12 pulsos do oscilador que controla omicroprocessador;
• Ciclo de Instrução: tempo gasto para executar umainstrução por completo. Pode necessitar de mais deum ciclo de máquina.
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Ciclo de Busca + Ciclo de Execução = fcristal/12
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
nMembro da família MCS-51nNúcleo de todos os dispositivos MCS-51 (Atmel)nSistema de um chip único, que contém, além do
microprocessador de 8 bits:n Memória de Programa e Memória de Dadosn Portas de I/On Comunicação Serial (UART)n Contadores/ �Timers�n Lógica para Controle de Interrupção
Microcontrolador 80C51
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
n CPU de 8 bits otimizada para aplicações de controle;n Capacidade de processamento booleano (lógica de um único bit); n Endereçamento de até 64 Kbytes de memória de programa externa;n Endereçamento de até 64 Kbytes de memória de dados externa;n 4 Kbytes de memória de programa (FLASH ROM) interna;n 256 bytes de memória de dados (SRAM) interna, sendo 128 bytes para registradores especiais e 128 bytes disponíveis para uso geral;
Microcontrolador 80C511. Características do Núcleo (Core)
Gru
po d
e S
iste
mas
Dig
itais
n 4 portas paralelas de 8 bits (32 linhas de I/Obidirecionais endereçadas individualmente)n UART full duplex (Universal Asynchronous RecieverTransmitter)n 2 Contadores / Temporizadores de 16 bits cada
n Estrutura de interrupção com níveis de prioridaden Oscilador interno
n Versões disponíveis de 12 a 30 MHz (instruções de umciclo, de 1 µs a 400 ns)
Microcontrolador 80C51
1. Características do Núcleo (Core)
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
n Arquitetura Von Neumann
n Set de instruções do tipo CISC
n111 instruções
n O conjunto de instruções inclui:
ü Multiplicação e Divisão
ü Bit set, reset, e test (Instruções Booleanas).
Microcontrolador 80C51
2. Arquitetura
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Instruções - CISC
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Microcontrolador 80C51Apesar de duas memórias, elas compartilham o
mesmo barramento
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Configuração dos pinos
Microcontrolador 80C51
Introdução à Programação em
Assembly
SE
L 41
5
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
Gru
po d
e Si
stem
as D
igita
is
FIM
top related