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Microprocessadores. Eng. Elétrica Prof. Antonio H. Sousa heron@joinville.udesc.br.

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Presentation Transcript
microprocessadores
Microprocessadores

Eng. Elétrica

Prof. Antonio H. Sousa

heron@joinville.udesc.br

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Ementa1. Introdução 2. Análise funcional de microprocessadores3. Análise operacional de microprocessadores4. Interligação de memórias5. Programação Assembly6. Interfaces de comunicação7. Circuitos periféricos

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Bibliografia1. Embedded Microprocessor Systems: Real World Design2. Handbook of Microcontrollers3. The Art of Programming Embedded Systems

 Materialhttp://www.joinville.udesc.br/departamentos/dee/professores/dee2ahs/Site-mip/index.htm

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 Metodologia

1. Aulas expositivas2. Experiências em laboratório3. Projeto final: trabalho experimental

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 Avaliação

  • TEORIA: 70% da média
  • Prova escrita em 10/04
  • Prova escrita em 21/06
  • Exame: 07/07 2a Época: 14/07
  • LAB: 30% da média
  • 1. Experiências (30%)
  • 2. Trabalho experimental (70%)
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1. INTRODUÇÃO

1.1. Considerações iniciaissistema dedicado utilização de algum tipo de CPU exclusiva para o controle ou gerenciamento de um sistema, de forma que essa CPU fique transparente para quem utiliza o sistema por ela controlado.microprocessador processador em um único CI.microcontrolador  CPU + memória + I/Oem um único CI, usado para controle.

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1.2. Aplicações

em grande expansão residenciais, industriais, automotivas e de telecomunicações.

uma estimativa  uma residência típica americana possui 35 produtos baseados em sistemas dedicados. Esse número deverá crescer para 250, nos próximos anos.

fatores motivadores criar produtos com diferenciação, permitindo a inclusão de melhorias de segurança e de funcionalidade.

imposições de mercado alguns mercados impõem os sistemas dedicados como um pré-requisito tecnológico.

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Continuação:

grande diversidade calculadoras, sistema de comando por voz, etc.

comunicação  na robótica, p.ex., emprega-se vários sub-sistemas dedicados, trabalhando em conjunto.

uma aplicação especial coletotes de dados- dimensões físicas reduzidas, baixo consumo e flexibilidade.- chão de fábrica, balões atmosféricos, p. ex.

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Impacto das aplicações:

redução de consumo de recursos naturais:- sistemas de aquecimento modernos- redução de consumo de energia em motores elétricos(dado: 50% de toda eletricidade produzida no planeta é consumida por motores)

impacto na indústria de software: a proliferação dos sistemas dedicados e o advento da Microsoft são os responsáveis pela retomada de crescimento da indústria de software nos EUAs.

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1.3. Evolução dos sistemas dedicados

1a geração:- hardware primitivo (memória e processamento limitados)- interface precária com o usuário (leds e displays 7seg)- sem comunicação com outros sistemas

2a geração:- hardware mais eficiente (memória e velocidade)- interface mais amigável (displays de cristal líquido, outros)- comunicação via interface serial- software é o diferencial (mais funcionalidades, melhor IHM)

3a geração (ainda emergindo):- incorpora as características de H&S dos desktops atuais- 32 bits ou mais, alta capacidade de memória- interface com redes heterogêneas, recursos para DSP

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1.4. Tipos de sistemas dedicados

escala crescente de miniaturização:- componentes lógicos discretos- uso de microprocessadores- uso de microcontroladores

três categorias: - sistemas embutidos- microcontroladores com memória externa- processadores digitais de sinais

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Sistemas embutidos ou auto-contidos

Composição (usual):- uma CPU, memória RAM, algum tipo de ROM- porta serial, portas paralelas, contadores e temporizadores- e um controlador de interrupções

Características (gerais): - amplo conjunto de instruções para manipular bits- acesso diretos aos pinos de e/s- rápido e eficiente sistema de atendimento de interrupções

Alcance: - implementar sistemas de controle a baixo custo

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Microcontroladores com memória externa

Composição (usual):- barramento de 16 ou 32 bits- memórias de programa e dados externas- controladores de DMA e de interrupção

Características (gerais): - possuem pouco pinos de e/s - muita memória (mega bytes)- aproveitamento de tecnologias anteriores (8088, Z80, etc)

Alcance: - sistemas de controle de memória de massa, máquinas de diversão, outros

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Processadores digitais de sinais

Composição (usual):- multiplicador por hardware- múltiplas unidades de execução- pipeline sofisticado- arquitetura Harvard

Características (gerais): - arquitetura dedicada ao processamento de sinais- altas taxas de processamento (execução em um ciclo)

Alcance: - em expansão (automação, telecomunicações, etc)

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1.5. Arquiteturas de sistemas dedicados

von Neumann:-execução seqüencial de instruções- barramento único para instrução e dados

Harvard: - maior paralelismo- barramentos separados para instrução e dados

CISC x RISC: - o resultado final depende da aplicação- muitos processadores combinam as duas tecnologias

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1.8. Principais fabricantes

Microcontroladores:-Intel, Motorola, MicroChip, National, Texas, Zilog, Sharp

DSPs:-Texas, Motorola, Analog Device

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1.7. Características

Tecnologia de fabricação  CMOS- baixo consumo- facilidades de fabricação- alta densidade de integração- boa imunidade ao ruído- maior interferência eletromagnética (minimizado por filtros)

Capacidade de memória  a menor possível- memória interna de programa  até 64K (usual) - memória interna de dados  até 1K (usual) - memória externa de dados  até alguns MBytes

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Continuação:

Velocidade de processamento:- de 8 a 20 MHz (usual)

Pinos de E/S  programáveis- até algumas dezenas de bits- interfaces paralela e serial (I2C, SPI, CAN, MicroWire)

Contadores e temporizadores  programáveis - de 1 a 3 conjuntos de registradores (usual)- gerador de PWM (não usual)

Conversores A/D e D/A:- (não usual)

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Continuação:

Modo de baixo consumo:- 1A (usual)

Sistemas de segurança (não usual):- sistema de rearme automático (watchdog)- monitor de clock - proteção a baixa tensão (brownout protection)- criptografia e “detonadores”

Ferramentas de software incorporadas (não usual): - monitor residente- interpretador BASIC residente

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1.9. Linguagens de programação

Ambiente de programação:-hospedado em outro computador (SW, recursos de I/O, etc)

Características dos programas:-utiliza pouca memória- forte interação com o hardware

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Continuação:

Linguagem Assembly:- semelhante à dos microprocessadores tradicionais- modos de endereçamento variados

Linguagem BASIC:- fácil de aprender- interpretada  lenta- simplificação no uso de variáveis  gastos com memória

Linguagem C:- disponível de 1985 para microcontroladores- código relativamente compacto e rápido- ponteiros, bitfields, modular, tipologia

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 Tarefas

1. Leitura do texto “Introdução aos Sistemas Dedicados”.