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Prof. Dr. Marcelo A. C. Vieira

SEL 0415 – INTROD. À ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Aula 9 – MicrocontroladorIntel 8051 Parte 1

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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.

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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

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Controle

Memória de Programa

Dados

Periféricos e I/O comunicação Sinais analógicos Temporização

Exemplo típico da arquitetura de um microcontrolador

MICROCONTROLADOR 8051

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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

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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);

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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.

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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.

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Ciclo de Busca + Ciclo de Execução = fcristal/12

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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

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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)

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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)


1. Características do Núcleo (Core)

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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).


2. Arquitetura

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Instruções - CISC

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Microcontrolador 80C51Apesar de duas memórias, elas compartilham o

mesmo barramento

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Configuração dos pinos


Introdução à Programação em

Assembly

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FIM

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