Microprocessadores e Microcontroladores: Fundamentos e Aplicações, Notas de aula de Processamento de Dados

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Título da disciplinaMicroprocessadores

O microprocessador, geralmente chamado

apenas de processador, é um circuito

integrado que realiza as funções de cálculo

e tomada de decisão de um computador.

Todos os computadores e equipamentos

eletrônicos baseiam-se nele para executar

suas funções, podemos dizer que o

processador é o cérebro do computador por

realizar todas estas funções.

Microprocessador

O microprocessador é um um chip de CPU (Unidade Central de

Processamento) independente, responsável por executar operações

lógicas e matemáticas em um computador.

Dessa maneira, a principal função de um microprocessador é executar uma sequência de

instruções armazenadas, em um processo conhecido como ciclo de instrução

O microcontrolador consiste em um único

circuito integrado que reúne um núcleo de

processador, memórias voláteis e não voláteis e

diversos periféricos de entrada e de saída de

dados. Ou seja, ele nada mais é do que um

computador muito pequeno capaz de realizar

determinadas tarefas de maneira eficaz e sob

um tamanho altamente compacto.

Microcontrolador

A importância dos microcontroladores reside basicamente na alta demanda por

sistemas embarcados do mercado atual. Isto é, sistemas computacionais

compactos e de custo acessível que atendem a uma demanda específica.

Microcontroladores e o aumento na integração dos circuitos Dois fatores principais para a transformação que ocorreu em toda a indústria de produtos eletrônicos: a crescente miniaturização de componentes eletrônicos. a transição progressiva das funções de dispositivo de implementação em hardware para implementação em software executado em microcontroladores, os firmwares.

O microcontrolador ante ao microprocessador A popularização do microcontrolador em várias aplicações derivou do crescimento dos microprocessadores. A maioria dos produtos eletrônicos ainda era construída usando circuitos combinacionais lógicos extremamente inteligentes, implementados com uma enorme quantidade de chips.

Até meados da década

de 1980

Uma minoria de fabricantes começou a incorporar microprocessadores em seus produtos para reduzir a contagem de chips.

A partir do início da

década de 1980

As técnicas aprimoradas de processamento de silício e fabricação de chips resultaram na capacidade de colocar cada vez mais circuitos em um chip.

Na década de 1990

Termos frequentemente usados Alguns termos do campo de sistemas embarcados: microprocessador (^) controlador de sinal misto sistema embarcado ou embutido sistema de tempo real (^) processador embutido processador de sinal digital (DSP)

Sistemas baseados em microcontroladores Sistema baseado em microcontrolador

Sistemas baseados em microcontroladores PWM Portanto, para calcular o valor médio da tensão de saída de um sinal PWM pode-se utilizar a seguinte equação: Vout = (duty cycle/100)* Vcc Onde:

• Vout – tensão de saída em V;
• duty cycle – valor do ciclo ativo do PWM em %;
• Vcc – tensão de alimentação em V. PWM pode ser usada para diversas aplicações, como por exemplo:
• controle de velocidade de motores;
• variação da luminosidade de leds;
• geração de sinais analógicos;
• geração de sinais de áudio.

Arquitetura básica de microcontroladores CPU

• É responsável por executar o programa armazenado e gerenciar os periféricos.
• Os registradores da CPU são como áreas de armazenamento da memória interna.
• A unidade lógica aritmética é responsável por realizar os cálculos.
• O trabalho do decodificador de instruções é traduzir opcodes numéricos em sequências de ações.
• O barramento de endereços tem como objetivo selecionar qual dos dispositivos externos (ou locais de memória) tem permissão para usar o barramento de dados. Ícone relacionado ao chip do processador

Arquitetura básica de microcontroladores CPU Modelo Barramento de Sistema

Arquitetura básica de microcontroladores E/S digital paralela Existem muitos tipos diferentes de porta, a mais simples é a porta de entrada e saída (E/S) paralela. Essas portas podem ser vistas como células de memória ou registradores, que são conectados ao núcleo da CPU usando o barramento de dados e ao mundo externo por meio de pinos do microcontrolador. Microcontroladores enviam e recebem informações para o mundo exterior usando portas.

Arquitetura básica de microcontroladores E/S serial

• As comunicações seriais exigem que o remetente envie dados de 1 bit por vez, a uma taxa acordada com o receptor pretendido.
• Cada bit recebe um “intervalo de tempo”, que define o fio/trilha de transmissão para o nível lógico correto para cada intervalo de tempo do bit.
• O receptor mede a voltagem que chega do emissor no meio de cada intervalo de tempo de bit.
• A operação confiável requer um tempo preciso. O receptor deve olhar os tempos corretos para cada bit.
• Existem duas maneiras comuns de se conseguir isso: transmissão assíncrona e transmissão síncrona.

Arquitetura básica de microcontroladores ADCs e DACs

• Os microprocessadores são necessários para processar sinais não digitais, os sinais analógicos (ou contínuos).
• O conversor analógico para digital (ADC) aceita uma entrada analógica e a traduz em um número digital cujo tamanho é proporcional à magnitude do sinal analógico.
• A conversão de uma tensão de entrada em um número binário significa dividir este valor de tensão em dados discretos, ou seja, que podem ter apenas valores específicos.
• Os valores de tensão são contínuos. Representação de sinal contínuo em valores discretos com 2 e 3 bits

Arquitetura básica de microcontroladores ADCs e DACs Eles aceitam um sinal de entrada digital e emitem um sinal analógico proporcional. Se uma saída analógica for necessária para um microcontrolador sem um DAC interno, um IC externo e um circuito de suporte devem ser adicionados. Os conversores digitais para analógico (DACs) executam o inverso dos ADCs.