Aula 02
Introduo aos Microcontroladores
MicrocontroladoresMicrocontroladores PIC18 PIC18 Programao em C Programao em C MicrocontroladoresMicrocontroladores PIC18 PIC18 Programao em C Programao em C
Prof. talo Jder Loiola Batista
Universidade de Fortaleza - UNIFORCentro de Cincias Tecnolgicas - CCT
E-mail: [email protected]
Jan/2011
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Motivao
Desenvolvimento de Sistemas Eletrnicos; Embbeded Systems;
Mercado de microcontroladores em expanso; Novos chips e famlias;
Estima-se que, em poucos anos, em mdiauma pessoa interagir com 300 dispositivosmicrocontrolados diariamente;
Aplicaes em diversas reas.
2
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Motivao
Aplicaes em diversas reas: Automao:
comercial, residencial, industrial, automotiva... Controle de eletrodomsticos:
mquinas de lavar, liquidificadores, fornos de microondas, mquinas de lavar, liquidificadores, fornos de microondas,cafeteiras...
Controle de motores (inversores e conversores); Interface para captura de dados (leitura de
sensores) e comando de atuadores; Etc.
3
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Motivao
Vantagens do uso de microcontroladores: Circuitos ficam mais compactos (menos
componentes) e podem ter mais funes;componentes) e podem ter mais funes; Permite armazenamento de sinais (dados) com
relativa facilidade; Facilita correo/modificao das funes do
circuito sem alterao de hardware (programvel); Facilita integrao do circuito com computadores
ou outros dispositivos.
4
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microcontrolador x Microprocessador
O Microcontrolador difere de um microprocessadorem vrios aspectos: O mais importante deles, a sua funcionalidade.
Para que um microprocessador possa ser usado,outros componentes devem ser adicionados, taisoutros componentes devem ser adicionados, taiscomo memria, chipsets e componentes parareceber e enviar dados.
Por outro lado, o microcontrolador foi projetadopara ter todas estas funcionalidades em umanica pastilha. Comumente, um microcontrolador chamado de um computador em um nico chipprincipalmente por causa deste motivo.
5
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microcontrolador
Um microcontrolador composto por processador, memria,dispositivos de entrada e sada e outros possveis elementos,integrados em um mesmo componente (chip).
6
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
O que um Microcontrolador?
Um microcontrolador um sistema computacionalcompleto, no qual esto includos: Unidade Central de Processamento (CPU); Sistema de Clock para dar seqncia s atividades da CPU; Memria para armazenamento de instrues e manipulao Memria para armazenamento de instrues e manipulao
de dados; Entradas para interiorizar na CPU informaes do mundo
externo; Sadas para exteriorizar as informaes processadas pela
CPU para o mundo externo; Programa (Firmware) para que o sistema faa alguma coisa
til; Alem de outros possveis perifricos, tais como:
Mdulos de temporizao, comunicao serial, conversores A/D entreoutros;7
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
8
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
Unidade Central de Processamento (CPU)
9
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
MemriaMemria de dados:
Armazena dados temporrios do programa; Geralmente, voltil;
Memria de programa: Armazena o programa escrito pelo programador; Geralmente, no-voltil;
10
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
Tipos de MemriaRAM (Random Access Memory)
Armazena dados dos programas; Voltil;
ROM (Read Only Memory) Programa e dados fixos; Geralmente programadas na fbrica e seus
dados no podem ser modificados pelo usurio;
11
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
Tipos de MemriaEPROM (Erasable Programmable
Read Only Memory): Similar ROM, mas pode ser programada; Similar ROM, mas pode ser programada; Possuem uma janela de vidro sobre o chip onde
os dados podem ser apagados atravs de luz UV;EEPROM (Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory) No-voltil; Podem ser apagadas ou gravadas sob comando
de programa;12
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
Tipos de MemriaFlash
Usada para armazenar o programa de Usurio; No-voltil; Geralmente rpida; gravada e apagada atravs de um dispositivo
de programao;
13
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
Arquitetura Von-Neumann Memria de programa e a memria de dados compartilham
um nico espao de endereamento;
14
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica
Arquitetura Harvard Existe um barramento para acessar instrues e outro para
acessar dados de tal forma que as leituras de instrues e dados ocorrem paralelamente.
Permite acessos simultneos a memria de dados e de Permite acessos simultneos a memria de dados e de programa;
15
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Arquitetura Bsica CISC (Computador com um conjunto complexo de instrues):
Arquitetura Von-Neumann; Grande nmero de instrues; Menos Rpido; Flexibilidade de programao;
RISC (Computador com um Conjunto Reduzido de Instrues): Arquitetura Harvard; Pequeno nmero de instrues; Mais Rpidas: Instrues levam um ciclo de clock
interno para serem executada, exceto instrues dedesvios;
A mquina RISC no possui geralmente hardwareinterno para operaes de multiplicao e diviso;16
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Exemplo de Aplicao
Sistema de controle de temperatura de um forno
17
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Exemplo de Aplicao
Sistema de controle de temperatura de um forno
18
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Exemplo de Aplicao
Sistema de controle de temperatura de um forno
19
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Exemplo de Aplicao
Robtica
20
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Principais Fabricantes e Modelos
Famlia 8051 (Intel ou Atmel)AVR, ARM (Atmel)80C196KB (Intel)68HC11 (Motorola / Freescale)PIC16F/18F... (Microchip)Arm7 (Arm)H8 (Renesas)FMC Family (8/16 bit) (Fujitsu)LPC2000 (NXP - Antiga Philips Semiconductors)ST 62 (STMicroeletronics)TMS370 (Texas Instruments)
21
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microchip
22
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microcontroladores PIC
Os PIC (Peripheral Integrated Controler) so umafamlia de microcontroladores fabricados pelaMicrochip Technology; Processam dados de 8, 16 e 32 bits; Extensa variedade de modelos e perifricos Extensa variedade de modelos e perifricos
internos; Arquitetura Harvard; Conjunto de instrues RISC (sets de 35
instrues e de 76 instrues); Recursos de programao por memria FLASH,
EEPROM e OTP.
23
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microcontroladores PIC
Os microcontroladores PIC so divididos em gruposdiferenciados pela capacidade de armazenamentoem cada localidade de sua memria de programa: 12 bits, 14 bits e 16 bits.
As CPUs da famlia PIC trabalham em freqncias As CPUs da famlia PIC trabalham em freqnciasde at 40 MHz.
H o reconhecimento de interrupes tanto externascomo de perifricos internos.
Funcionam com tenses de alimentao de 2 a 6V; Os modelos possuem encapsulamento de 6 a 100
pinos em diversos formatos (SOT23, DIP, SOIC,TQFP, etc).
24
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microchip Famlias de PIC
25
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microchip Famlias de PIC 8 bits
PIC10 e PIC12: compostas por chips de at oito pinos, com pequena capacidade de memria e perifricos simplificados;
PIC16: baseados nas arquitetura que utilizam instrues com largura de 12 e de 14 bits e constituem uma das linhas mais numerosas do fabricante;
PIC17: est praticamente descontinuada em virtude do PIC17: est praticamente descontinuada em virtude do desenvolvimento da linha PIC18;
PIC18: constituem uma evoluo da linha PIC16 e apresentam como principal caracterstica a utilizao de instrues de 16 bits;
16 bits PIC24, dsPIC30 e dsPIC33: constituda pelos DsPIC,
microcontroladores com barramento de dados de 16 bits e instrues de 24 bits;
Incluem fortes caractersticas de DSPs; Voltados a aplicaes em que o processamento rpido de sinais
necessrio; 26
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Microchip Famlias de PIC 32 bits
Foi lanada recentemente; Tratam-se de microcontroladores com barramento de dados de 32 bits; Possuem grande capacidade de memria (programa e dados); Perifricos avanados (incluindo interface Ethernet, USB 2.0 device,
hpst e OTG etc); Voltados para aplicaes complexas, sobretudo na rea de
comunicao e Internet;
27
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Caractersticas comuns aos microcontroladores
das famlias PIC:
Portabilidade de programas; Basicamente o mesmo conjunto de instrues RISC; Portas digitais de I/O; Temporizador on-chip com prescalar de 8 bits; Power-on reset; Power-on reset; Temporizador Watchdog; Modo SLEEP de baixo consumo; Especificao de alta corrente nas portas de I/O; Modos de endereamento direto, indireto e relativo; Interface de relgio externa; Memria de dados RAM; Memrias EPROM e Flash;
28
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Alguns microcontroladores das famlias PIC
oferecem caractersticas adicionais:
Canais de entrada analgicos;Comparadores analgicos;Circuitos adicionais de temporizadores;Memria de dados EEPROM;Memria de dados EEPROM;Interrupes internas e externas;Oscilador interno;Sada de modulao por largura de pulso
(PWM);
29
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Alguns microcontroladores das famlias PIC
oferecem caractersticas adicionais:
Interface serial USART; Interface CAN; Interface I2C; Interface SPI; Interface com LCD; Interface USB;Controle de motor;
30
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Caractersticas a considerar na escolha
de um microcontrolador PIC:
Nmero de pinos de I/O necessrios;Perifricos necessrios:
USB, USART, LCD, etc;Tamanho mnimo de memria de programa;
Tamanho mnimo de RAM;Tamanho mnimo de RAM;Se a EEPROM necessria;Velocidade de processamento;Tamanho fsico;Custo;
31
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
PIC18F4520
32
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Prxima Aula
Aula 03Arquitetura PIC18 Arquitetura PIC18
(18F4520 - Uma Viso Geral) Parte I
33
www.mecatronicadegaragem.blogspot.com
Top Related