Revisão de Eletrônica Digital

3. Revisão de Eletrônica Digital

Professor: Vlademir de Oliveira

Disciplina: Microcontroladores e DSP

Revisão de Eletrônica Digital

3.1 Aritmética Binária

� Representação de números em complemento de 1

Ex.:

101 100 10-1

1 2 , 5 = 12,5d ou 12,510

2-1

, 1 = 1100,1b ou 1100,12

160 16-1

C , 8 = C,8h ou C,816

23 22 21 20

1 1 0 0

Decimal

Binário

Hexadecimal

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3.1 Aritmética Binária

� Representação de números em complemento de 2

Nota: O primeiro bit é o bit de sinal.

Passos para conversão:

1. Determinar o tamanho da palavra hexadecimal

2. Inverter os números e adicionar 1

Exemplo para 8

bits

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3.1 Aritmética Binária

� Representação de números em complemento de 2

Ex.1: Operações com números binários de 4 bits

4

3

7

1

0

1

1

0

1

1

1

1 0 01 0

- 4

7

3

1

0

0

0

0

1

1

1

1 0 01

Operação em C2:

- Realiza-se a soma dos números em C2 com os respectivos sinais. Despreza-se o último vai um.

- O resultado será um número em C2.

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3.1 Aritmética Binária

� Porque usar complemento de 2 na ULA?

- Não necessita operação de subtração.

- Pode-se desprezar o último vai um.

Resumindo: Reduz a complexidade do hardware.

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3.1 Aritmética Binária

� Notação de Ponto Flutuante

Ex.1: -27210 = 10111100002

2.3E-14, 3.24E09 → excessivo número de bits

• Padrão IEEE 754/1985 para 32-bits ou 64-bits

r → número real correspondente

Ex.2: Para o número acima

{ 44444 344444 2143421fes

022233031

00000000000010000000000 10000001 0

( ) ( )1272.11 −××−= es fr

( ) ( )1271290 201.11 −××−=r

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3.1 Aritmética Binária

� Notação de Ponto Flutuante

Ex.2: (cont.)

→

Ex.: Determine o número abaixo:

Resp.:

{ 44444 344444 2143421fes

022233031

00000000000010000000000 10000001 0 ( ) ( )1271290 201.11 −××−=r

( ) ( ){ { 2

21271290 101201.11201.11 =××=××−= −

decimalbinário

r

{ 44444 344444 2143421fes

022233031

00000000000011100000000 01111110 1

( ) ( ){ 2

11271261 10111.020111.1)1(20111.11 −=××−=××−= −−

decimalbinário

r 321

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3.1 Aritmética Binária

� Notação de Ponto Flutuante

• Valores especiais: Existem números reservados para representar algumas

indeterminações, como, números infinitos, divisão por 0 e para representar o

número zero.

Ex.: Se e= 0 e f = 0, então r = 0

Tabela de Valores Especiais

s e f Valor

x 00000000 = 0 zero

0 11111111 ≠ 0 NaN

0 11111111 = 0 + Inf

1 11111111 = 0 - Inf

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Principais Blocos Combinacionais Somador Completo: Realiza a soma binária de sinais de 1 bit com bit de vem 1; Serve como bloco básico de operações mais complexas, como a multiplicação, que são usadas na ULA.

Comparador de Magnitude: Compara duas palavras de n bits e determina um se A>B, A=B ou A<B; Função usada na ULA.

Multiplexador: É um dispositivo seletor de dados controlado por um valor binário. Em alguns casos o multiplexador pode ter n bits de dados.

Demultiplexador: Realiza a operação inversa à do multiplexador. Ele também pode funcionar como um decodificador (ver figura).

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Conversor paralelo-série

A conversão de paralelo para serial pode ser feita usando um multiplexador, cuja a seleção de canais é realizada por um contador.

A taxa de transmissão depende da frequência do clock e do número de bits de dados.

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Transmissão serial síncrona

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Saída em coletor abertoAs saídas TTL em coletor aberto podem compartilhar um ponto em comum, desde que seja usado um resistor de pull-up externo.

A saída apenas fica em nível alto quando todas as saídas estão em nível alto.

Essa operação pode ser implementada com dispositivos CMOS de dreno aberto.

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Saída tristate

A configuração tristate utiliza as saídas CMOS pull-up/pull-down para possibilitar

os três estados da saída, alto (H), baixo (L) e alta impedância (Z).

Essa configuração chaveia na mesma velocidade da porta CMOS.

Também pode ser implementada com a totem-pole TTL.

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Buffers tristate

Os circuitos buffers tristate permitem a conexão de vários sinais a uma linha de barramento.

Apenas uma saída deve ser habilitada por vez, por isso, os sinais de habilitação devem seguir essa lógica.

Também existem inversores tristate.

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUsDispositivo Schmitt Triger

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Registrador com tristate

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Barramento com reg. tristate

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3.2 Blocos Digitais usados em MCUs

Exemplo de pino de entrada/saída