Introdução à Microcontroladores: Ensino Prático com o Microchip PIC18, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Microcontroladores

Microchip PIC

Engº. Jonatas Xavier Silva

Conteúdo do Treinamento

 Introdução ;

 Arquitetura Família Microchip PIC18;

 Ambientes de programação ;

 Compilador Microchip MPLAB C18;

 Portas de E/S;

 Interrupções;

 Módulos de Suporte a CPU;

 Timers;

 Periféricos Analógicos;

 Periféricos de Comunicação;

 Módulos de Baixo Consumo;

Microcontrolador?

É um computador dentro de um chip, tem componentes similares a

um computador porém é dedicado a uma só tarefa.

Microcontroladores

 Praticamente todos os equipamentos eletrônicos contêm

microcontroladores que funcionam como cérebro do sistema.

◦ Controles industriais

◦ Automotiva

◦ Médica

◦ Militar

◦ Telecom

◦ Informática

◦ Entretenimento

◦ Linha branca

◦ Robótica

◦ Aviação

◦ Outras...

Microcontrolador

Não-volátil

Contém as instruções do programa que dizem a CPU o que fazer

Volátil

Contém dados utilizados no programa

Executa todo o processamento lógico e aritmético

Determina a velocidade de execução do programa

FLASH

RAM

Memória de Programa

 Armazena as instruções do código do usuário (Programa), dizendo à CPU do MCU o que deve ser feito;

 É uma memória do tipo não-volátil, ou seja, não perde os dados gravados nela na ausência de energia elétrica;

 Hoje, o tipo mais comum é a FLASH E2PROM, ou simplesmente FLASH;

 Pode ser segmentada em páginas ou linear;

 Dimensionamento:

nº de endereços x nº de bits por endereço.

0x

0x7FFF

Memória de Programa

32K x 8

32K = 32767 endereços

8 = 8 bits em cada endereço Lembre-se:

1K em binário é igual a 1024!

Oscilador - CLOCK

 Define a freqüência de operação do MCU (velocidade de execução);  Geralmente os MCUs já possuem um circuito interno e somente é necessário conectar um Cristal oscilador e um par de capacitores a 2 pinos dedicados a esta função;  Novos MCUs trazem TODO o circuito de oscilação interno, não sendo necessário a utilização de Cristais osciladores. A precisão deve ser observada.  A freqüência de operação é definida por:

 A performance de um MCU é medida por um fator que depende da freqüência de clock :

MIPS - Milhões de Instruções por segundo

Hz - Hertz (ciclos por segundo) e seus múltiplos: KHz, MHz, GHz

CPU

 É chamado de CORE do microcontrolador ;

 Realiza o gerenciamento do MCU e executa as instruções contidas na memória de programa;

 Tipos de instruções:

◦ Lógicas, Aritméticas, Manipulação de bits, Testes condicionais, Saltos de endereços entre outras.

 Sua velocidade de operação é dependente de um fator chamado CICLO DE MÁQUINA (Tcy) que é dado em função da freqüência de Clock do oscilador:

TCY

Quantos pulsos

de clock são

necessários

para a CPU

executar 1

instrução?

Exemplo:

Seja TCY = 4 pulsos de clock e FCLOCK = 16MHz:

TCLOCK = 1/16MHz = 0,0000000625 s

(duração em segundos de cada pulso de clock)

TCY = TCLOCK x 4 = 0,0000000625 x 4 = 0,00000025 s

(duração em segundos de cada instrução executada pela CPU)

Logo, a performance será:

1/ TCY = 1 / 0,00000025 = 4000000 de instruções por segundo

4 MIPS

Sistema Embarcado

É um sistema no qual um computador é

completamente encapsulado e dedicado ao sistema

que ele controla!

Sistemas Embarcados

Porque linguagem C?

 C foi desenvolvido em 1972 para poder escrever o sistema

operacional UNIX;

 O mais interessante da linguagem C era sua portabilidade;

 Em 1985 o ANSI ( American National Standards Institute )

estabeleceu um padrão oficial do C, chamado C ANSI;

 Entre as linguagens de “alto nível”, C é a de mais “baixo

nível” permitindo controle total do hardware (excelente para MCU);

 Em C pode-se fazer qualquer coisa que se faz em Assembly;

 Um código em C é muito mais fácil de ser desenvolvido ou

interpretado.

Mitos e verdades sobre C

 C não é tão portátil entre arquiteturas como se

acredita:

◦ As características do ANSI C são portáteis ;

◦ As bibliotecas de um processador não são portáteis ;

◦ O código de um processador específico (periféricos, I/O, interrupções) não é portátil.

 C não é tão eficiente com Assembly;

 Um programa em C necessita utilizar mais

memória.

Fluxo de um Compilador C

Fluxo de Projeto em C