ucontrol 01 intro msp430

MICROPROCESSADORES E

MICROCONTROLADORES

MICROCONTROLADORES

Microprocessador + memria + relgio + ...

MICROCONTROLADORES

Microprocessador + memria + relgio + ...

Computer on a chip

MICROCONTROLADORESQuantos produtos na sua casa

possuem "computer chips"?


possuem "computer chips"? Electronic control units:

Mdulos de controle

automotivo

!

Airbag

Portas, janelas, assentos e

luzes

Motor

Transmisso

Freios


possuem "computer chips"? Electronic control units:

Mdulos de controle

automotivo

!

Airbag

Portas, janelas, assentos e

luzes

Motor

Transmisso

Freios

Sistemas embarcados

"Invisveis"

MICROCONTROLADORESExemplo: escova eltrica que pausa a cada 30s, para que o usurio passe a escovar outra rea


Contador digital

MICROCONTROLADORESExemplo: "dado" digital

MICROCONTROLADORESComo desenvolver sistemas embarcados?


Computadores completos - hardware e software facilmente disponveis


ASICs - application-specific integrated circuits

CIs feitos sob medida para a aplicao


FPGAs - portas lgicas e flip-flops conectados por linguagem de hardware

(VHDL etc.)


Microcontroladores


Microcontroladores

No utiliza sistema operacional, somente um software especfico para a aplicao

!Ou ento utiliza-se um RTOS

(real-time operating system),

geralmente menor que um kilobyte


Microcontroladores

O programa do usurio carrega o RTOS, diferente de sistemas operacionais de computadores, onde o programa

chamado atravs do SO


Microcontroladores

Processador digital (unidade lgico-aritmtica, registradores,

decodificador de instruesetc.)

Memria RAM (random-access),

para dados

Barramentos de dados e de endereos

Memria ROM (read-only), para o

programa

Entradas e sadas digitais

Relgio, para sincronismo do sistema


Microcontroladores

Memria no-voltil para dados permanentes, como nmeros de

srie e endereos de rede Interfaces de

comunicao: SPI, I2C, RS-232, USB,

CAN, ethernet etc.

Temporizadores, para contar tempo em si, a durao de transies,

gerar sinais peridicos etc.

Entradas e sadas analgicas

Watchdog timer, para reiniciar o

sistema em caso de falha

Relgio em "tempo real" (hora, dia, ms, ano)

MICROCONTROLADORES

MICROCONTROLADORES"Pilhas de bacos"

MICROCONTROLADORES

Rodovias de vrias faixas

O barramento de endereos pode ter mais bits do que o de dados

MICROCONTROLADORESProcessadores so

caracterizados pelo tamanho dos dados que ele pode processar (8 bits etc.)

MEMRIARAM (random-access memory): voltil,

perde o contedo quando acaba a energia

MEMRIA

Esttica - mantm os dados mesmo quando o clock foi parado. Precisa

de 6 transistores

RAM (random-access memory): voltil, perde o contedo quando acaba a energia

MEMRIA

Dinmica - precisa ser atualizada regularmente. Precisa de 1 transistor,

ocupando menos espao

RAM (random-access memory): voltil, perde o contedo quando acaba a energia

MEMRIAROM (read-only memory): no-voltil, mantm o contedo quando acaba a energia. A escrita bem mais lenta do que para a memria RAM


Masked ROM - dados so escritos durante a manufatura do CI, utilizando

uma mscara fotolitogrfica.


EPROM (electrically programmable ROM) - programvel eletricamente, apagada com luz

ultravioleta por cerca de 10 minutos


OTP (one-time programmable memory) - EPROM sem a "janela" para luz ultravioleta


Flash - permite a leitura e escrita eletricamente, assim como a EEPROM. A memria flash s pode ser apagada em blocos, e a EEPROM, byte a byte.

MEMRIAOs MSP430 com a letra F no seu part number

vm com memria flash.

Microcontroladores usam memria flash do tipo NOR, que permite acesso aleatrio. Flash NAND s pode ser acessada em blocos.

ARQUITETURAS PARA MEMRIA


PICs, Intel 8051, ARM9

Permite leitura simultnea de dados e do programa

Permite barramentos de dados e programa separadamente otimizados

Guarda dados constantes (look-up tables etc.) na memria de

programa, o que requer instrues especficas


MSP430, Freescale HCS08, ARM7

Tambm conhecida como arquitetura Princeton

Mais simples que a arquitetura Harvard

Menos eficiente

SOFTWARE

SOFTWARE

Microcontroladores no possuem sistema operacional

CPU passa boa parte do tempo interagindo com perifricos

SOFTWARELinguagens de programao disponveis:

Linguagem de mquina: opcodes (0001110101010111010011010101 - obsoleto!)


Assembly: opcodes traduzidos para o ingls

Depende do processador

Algumas operaes no existem em C (rotao bit-a-bit, por exemplo)


C: hoje em dia, a compilao para Assembly bastante eficiente

Permite o uso de funes, estruturas, converso de tipos de variveis etc.


C++: C orientado a objetos

Microcontroladores geralmente trabalham com uma verso simplificada, que mesmo assim pode

gerar cdigo ineficiente (Embedded C++)


BASIC: disponvel para alguns processadores

MSP430

Processador de 16 bits

Arquitetura von Neumann

Aplicaes de baixo consumo de energia

Barramento de dados e de memria de 16 bits

Registradores de 16 bits

MSP430

Registradores podem ser usados para variveis locais, parmetros para sub-rotinas, endereos

etc.

Processador do MSP430 permite aritmtica diretamente com valores da memria

CPU pequena e eficiente, muitos registradores

MSP430

Vrios modos de baixo consumo (liga/desliga perifricos, retorno rpido/devagar ao modo de

consumo completo)

Facilmente colocado em modo de baixo consumo, atravs de bits no registrador de estado

(status register)

MSP430

Vrias opes de clocks: cristal de 32 KHz, DCO (digitally controlled oscillator), cristal externo etc.

Vrios perifricos, sendo que alguns podem funcionar sem a CPU

Alguns MSP430 possuem hardware analgico para aplicaes especficas

MSP430

A letra aps o nome MSP430 indica o tipo de memria: F para flash, C para ROM

A segunda letra indica MSPs para aplicaes especficas: E para eletricidade, W para gua e G para sinais que requerem um estgio de ganho

MSP430MSP430x1xx: amplo conjunto

MSP430F2xx: CPU pode trabalhar em 16MHz (o dobro dos anteriores), no necessita de cristal

para o clock de baixa frequncia, oferece resistores de pull-up e pull-down, oferece vrias

entradas analgicas

MSP430x3xx: obsoleto

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