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Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP

Sistemas Sistemas MicrocontroladosMicrocontrolados

Jadsonlee da Silva Sá

[email protected]/~jadsonlee.sa


EmentaEmenta Arquitetura de microcontroladores e de sistemas

microcontrolados.

Dispositivos periféricos: acesso e controle.

Programação de sistemas microcontrolados usando linguagens de programação de alto e de baixo-nível.

Experimentos com sistemas microcontrolados:

– uso de teclado;

– portas de comunicação de dados;

– Sensores;

– Acionadores de dispositivos eletromecânicos;

– Displays de sete segmentos e LEDs.


ObjetivosObjetivos

Geral:

– Apresentar ao aluno conhecimentos teóricos e práticos para realizar a análise e projeto de sistemas microcontrolados.


ObjetivosObjetivos Específicos:

– Apresentar conceitos básicos de microcontroladores;

– Apresentar um microcontrolador comercial – PIC 16F877A;

– Capacitar o aluno na programação de um microcontrolador comercial usando linguagens de programação de alto e de baixo-nível;

– Treinar o aluno no projeto de sistemas microcontrolados.


MetodologiaMetodologia

As atividades serão conduzidas através de aulas expositivas e laboratórios.

Serão realizados exercícios teóricos e práticos para fixação dos conteúdos, resolução de problemas e possivelmente a elaboração de trabalhos extra-sala.

Utilizaremos os softwares Proteus ISIS, MPLAB e CCS.


AvaliaçãoAvaliação

Quatro avaliações.

– Três provas escritas e um projeto. A nota final será a média das quatro notas obtidas nestas avaliações.

– O assunto de cada prova é acumulativo.

– É permitido faltar apenas uma avaliação.

• Justificar com atestado.

• O assunto da prova de reposição será todo conteúdo do curso.


Calendário 2013.2Calendário 2013.2

29/10 Aula 1

31/10 Aula 2

05/11 Aula 3

07/11 Aula 4

12/11 Aula 5

14/11 Aula 6

19/11 Aula 7

21/11 Scientex

26/11 Prova 1

28/11 Aula 9

03/12 Aula 10

05/12 Aula 11

10/12 Aula 12

12/12 Aula 13

14/01 Aula 14

16/01 Prova 2

21/01 Aula 16

23/01 Aula 17

28/01 Aula 18

30/01 Aula 19

04/02 Prova 3

06/02 Projeto

11/02 Projeto

13/02 Projeto

18/02 Projeto

20/02 Projeto

25/02 Projeto

27/02 Prova 4

04/03 Feriado

06/03 Rep.

11/03 Final


BibliografiaBibliografia SILVA, Renato A. Programando

Microcontroladores PIC - Linguagem C – Editora Pearson Prentice Hall – 2008.

ZANCO, Wagner da Silva. Microcontroladores PIC - Tecnicas De Software e Hardware Para Projetos De Circuitos Eletronicos - 2ª edição – Editora Érica – 2008.

ORDONEZ, Edward David Moreno, PENTEADO, Cesar Giacomini e DA SILVA, Alexandre César Rodrigues, Microcontroladores e FPGAs: Aplicações em Automação - 1ª edição – Editora Novatec.


BibliografiaBibliografia

BREY, Barry B. Applying PIC18 Microcontrollers: Architecture, Programming, and Interfacing using C and Assembly –– Editora Pearson Prentice Hall – 2008

IBRAHIM, Dogan. PICBASIC PROJECTS: 30 Projects using PICBASIC and PICBASIC PRO. Editora Elsevier, 2006.


Conceitos Básicos Conceitos Básicos sobre Sistemas sobre Sistemas ComputacionaisComputacionais

Jadsonlee da Silva Sá

[email protected]/~jadsonlee.sa


Sistemas ComputacionaisSistemas Computacionais

Constituído basicamente por três componentes principais:

– CPU;

– Memórias;

– Dispositivos de entrada e saída.

Comunicam-se via um barramento.


Conjunto de InstruçõesConjunto de Instruções

CISC – Conjunto de instruções complexo.

– Muitas operações;

– Programação menos complexa.

– Execução é lenta.

RISC – Conjunto de instruções reduzido.

– Menos instruções;

– Programação mais complexa.

– Execução rápida.

– Eficiência em processadores com pipeline.


MemóriaMemória

Classificação - Armazenamento.

– Volátil.

• O conteúdo armazenado na memória é perdido quando a fonte de alimentação da memória for desligada.

– Não-Volátil.

• O conteúdo armazenado na memória não é perdido quando a fonte de alimentação da memória for desligada.


MemóriaMemória

Classificação – Conteúdo armazenado.

– Dados.

• Armazena dados temporários do programa.

• Geralmente, é uma memória volátil.

– Programa.

• Armazena o código executável.

• Geralmente, é uma memória não-volátil.


MemóriaMemória

Tipos de memória.

– RAM (Random Access Memory).

• Armazena dados do programa.

• Volátil.

– ROM (Read Only Memory).

• Armazena programas e dados fixos.

• Não-volátil.


MemóriaMemória

Tipos de memória.

– Mask ROM.

• O seu conteúdo é armazenada durante o processo de produção da memória.

• Uma vez programada, o conteúdo não pode ser alterado.


MemóriaMemória

Tipos de memória.

– PROM (Programmable ROM).

• O conteúdo da memória pode ser programado pelo cliente uma vez, e não pode ser mais alterado.


MemóriaMemória Tipos de memória.

– EPROM (Erasable Programmable ROM).

• Pode ser programada, apagada e reprogramada pelo cliente várias vezes durante o seu tempo de vida.

• São apagados quando expostos a luz ultravioleta e reprogramados por meio de um dispositivo de hardware especial chamado de programador EPROM.

• Durante a reprogramação, o chip de memória EPROM deve ser retirado do soquete da placa.



– EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM).

• Apagados eletricamente e o conteúdo da memória de um único byte pode ser seletivamente apagado e reprogramado.

• A EEPROM pode ser reprogramada sem um programador especial e pode permanecer no dispositivo enquanto está sendo reprogramada.



– Flash ROM.

• Semelhante a EEPROM.

• A principal diferença é que as memórias flash podem apenas ser apagadas um setor por vez e não por byte.

• O tamanho dos setores é na faixa de 256 bytes a 16 Kbytes.


Dispositivos de Entrada e SaídaDispositivos de Entrada e Saída Interface entre o processador e o usuário.

– Exemplos:

• Teclados;

• Displays;

• Sinalizadores;

• ...


ArquiteturasArquiteturas Von Neumann.

– Programas e dados são armazenados em uma única memória.

– Existe um único barramento para transferir os dados e as instruções entre a memória e a CPU.


ArquiteturasArquiteturas Harvard.

– Programas e dados são armazenados em memórias distintas.

– A comunicação entre as memórias e o processador é feita por dois barramentos.


Introdução aos Introdução aos Sistemas Sistemas

MicrocontroladosMicrocontrolados


Microprocessadores versus Microprocessadores versus MicrocontroladoresMicrocontroladores

Microprocessador.

– É um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador.

• Exemplos: Pentium, Athlon, Sempron, etc.

– Para funcionar, é necessário que outros componentes tais como, memórias, portas E/S e periféricos (controladores, clocks, conversores de sinais entre outros), sejam conectados a ele.

– A comunicação entre o microprocessador e os componentes é realizada via circuitos especiais (chips externos).



Microprocessador.



Microcontrolador.

– É um circuito integrado que possui em um único chip, microprocessador, memórias RAM e ROM, dispositivos de E/S e periféricos.


Microprocessadores versus Microcontroladores



Microcontroladores permitem a implementação de sistemas mais compactos.

Microcontroladores são menos poderosos, mais lentos e possuem um espaço de endereçamento menor que os microprocessadores.

O conjunto de instruções de um microcontrolador limita-se às instruções mais simples de um microprocessador.


MicrocontroladoresMicrocontroladores

Alguns fabricantes de microcontroladores.



Qual a diferença entre eles?

– Tensão de alimentação;

– Quantidade de pinos;

– Freqüência de operação;

– Quantidade da memória de programa e de dados;

– Quantidade e funcionamento dos periféricos;

– Mecanismos de economia de energia entre outras.



Alguns PICs da família 16F.


AplicaçõesAplicações



Sistema de Controle de Temperatura.


AplicaçõesAplicações Sistema de Controle de Temperatura.



Sistemas de aquisição de dados distribuídos.



Cadeira de rodas automatizada.



Automação Baja.



Telemetria para robôs móveis – TCC Manoel.



FutVASF.



Estudo e desenvolvimento de um sistemas de aquisição de dados para uma aeronave não-tripulada – TCC Diego.

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