O documento discute a introdução à disciplina de microprocessadores. Apresenta o objetivo geral de deixar os alunos aptos a trabalhar com microcontroladores como o 8051 e PIC, descrevendo sua arquitetura básica, funcionamento e diferenças entre microprocessadores e microcontroladores.

1. Microprocessadores Aula 01 Introdução à disciplina Arquitetura básica do Microprocessador Princípio de funcionamento básico do 8051 Profª. Rosane Falate

2. Programa da Disciplina Ementa Arquitetura de Microprocessadores. Projeto de um sistema microprocessado. Implementação do sistema projetado. Teste através da execução de um pequeno programa no sistema implementado. Microcontroladores. Objetivos Gerais Deixar o aluno apto para trabalhar e realizar projetos com qualquer microcontrolador através de estudo e comparações de dois diferentes microcontroladores: o 8051 e o PIC Livros Texto Nicolosi, D. E.C. Microprocessadores 8051 Detalhado. 4ª edição, Editora Érica. Souza, D. J. Desbravando o PIC. 5ª edição, Editora Érica.

3. Microprocessador (Mp) Elemento eletrônico Executar tarefas específicas Linguagem de comando específica Usa ROM e RAM ROM ( Read-Only Memory ) – Memória de programa Ler instruções que deve executar RAM ( Random Access Memory ) – Memória de dados Armazenar temporariamente informações de uso próprio das instruções (enquanto elas são necessárias)

4. Microprocessador (continuação) Função ou propósito Executar uma tarefa específica gravada na ROM Para se comunicar com o meio exterior (mundo real) Para receber informações do meio Atuar no meio Exemplos “ler” uma tecla do teclado Acender uma lâmpada Ligar/desligar motores

5. Projetista x Microprocessador Elaborar um código ou programa Hospedado na ROM Compatível com a linguagem do microprocessador Requisitos Conhecer conjunto de instruções da máquina ( assembler ) Saber do hardware Estrutura física e interfaces do Microprocessador Criar um algoritmo  linguagem de máquina

6. Arquitetura Básica do Mp Elementos externos Alimentação Oscilador Marca a velocidade da CPU Tarefas internas e externas sincronizada Reset Faz CPU iniciar suas rotinas internas e leitura de instrução do end. de reset 0000h Interrupções Pinos de acesso externo para interromper o Mp Interrompe o Mp e tarefas atuais e atende as tarefas planejadas quando ocorre uma interrupção

7. Arquitetura Básica do Mp (cont.) Vias de controle auxiliar  seleciona qual memória de trabalho, RAM ou ROM Vias de controle de endereços  Seleciona qual periférico ou posição de memória pelo endereço colocado na via Vias de I/O  comunicação com o mundo exterior  troca de info Teclados, vídeos, motores, lâmpadas etc. (meios eletrônicos) Vias de dados  canal de troca de informações

8. CPU – O Microprocessador Unidade Central de Processamento Cérebro do sistema Comunica com todas as vias Segue as instruções gravadas na ROM Passos para executar uma instrução Busca uma instrução na ROM Executa essa instrução Funções lógicas e aritméticas, transferência de dados, funções de comparação com ou sem decisão Código binário Mnemônicos para representar as instruções

9. A CPU Internamente Registrador de Instrução (RI) Local onde se dirige o código de instrução lido da RAM O decodificador acessa a RI para interpretar a instrução e enviar a ULA, onde será executada Unidade de decodificação Decodifica a instrução Gera controles para executar a instrução na ULA (ALU) Unidade Lógica e Aritmérica Executa essas operações Ou rotinas de decisão e de comparação CONTROLE Registradores Similar à ROM, interna a CPU Armazenamento temporário de informações Funções definidas (ACC, P 0 ), gerais (R 7 ) e sem nome (20h) Unidade de Controle Controla o fluxo de informações a fim de cumprir a instrução recebida Contador de Programa (PC) Indica próxima instrução a ser lida pelo Mp ROM Via de dados Via de endereços Unidade Lógica e Aritmética ULA/ ALU Unidade de Decodificação de Intruções Registrador de Instruções -IR Unidade de Controle Contador de Programa - PC REGISTRADORES Acumulador ACC (memória volátil)

10. Exemplo de Funcionamento 1. End. PC  via end. Prox. instrução a ser lida 2. Sinal de controle ROM ativado 3. Com end. dado por PC, lê instrução na ROM pela via de dados (ciclo de busca ou fetch) 4. Instrução armazenada no IR 5. PC  PC ++ para ler prox. instrução em n+1 6. Inicia outro ciclo, o de exe- cução interna da instrução, auxiliado pelo UC e pelos registradores. Decodificação pela UD e execução pela ULA

11. O 8051 Básico Via de endereços 16 bits (2 16 = 65536 posições de memória) 8 bits menos sign. são derivados junto com os 8 bits de dados LATCH: copia dados de P 0 quando pino ALE ( Adress Lacth Enable ) é ativado Economia de 8 bits 8 bits mais sign. São derivados de P 2

12. O 8051 Básico (cont.) Via de dados 8 bits de dados 2 8 = 256 combinações possíveis de serem transmitidos ou recebidos PSEN  ativar EPROM RD-WR leitura e escrita na RAM Comunicação com mundo exterior P1  totalm. disponível P3  parcial RD/WR funções internas (talvez)

13. Diferença entre Mp e Mc Microprocessador (Mp) Microcontrolador (Mc) Um chip com tudo dentro dele O hardware interno é diferente Tem mais funções que o Mp Por que do Mc? Muitas aplicações que usam Mp necessitam além dele, da ROM, Latch, RAM e outros auxiliares (timer, serial etc.) O Mc já tem isso!!! Mp + periféricos num único chip

14. Grupo de Intruções do 8051 Criado pelo fabricante  aprox. 100 Agrupados resultam em aproximadamente 24 As instruções podem ser obtidas no manual do Microcontrolador/Microprocessador

15. O Mundo Exterior Mp/Mc Usado para uma aplicação bem específica Controlar um processo industrial Controlar um terminal bancário Uma impressora, brinquedo etc. Pela manipulação de periféricos Armazenamento de massa: CD-ROM, HD, memórias Interfaces Homem-Máquinas: como o homem comunica com a máquina teclados, displays, video, som etc. Controle: atuação e sensoriamento Recebe dados de sensores ou transdutores de entrada Atua sobre dispositivos de saída (relés, pistões e lâmpadas)

16. Mc x Hardware de Lógica Fixa Mc/Mp Preços inferiores se comparados com circuitos montados com Cis digitais com lógica fixa Portas gastam mais área de placa de circuito Diminuem confiabilidade (soldas, falhas etc.) Não serem flexíveis Máquina alterável por software Mas... Mc possuem baixa velocidade (clock) 8051  clock de 12 MHz  1  s por instrução rápida Porta lógica responde em alguns ns Tempos da ordem de  s ou mais, o Mc é imbatível