9/3/2009. Aula 4. Engenharia de Sistemas Embarcados. Cenário: Sistema de Controle de LEDs
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- Neuza Bicalho da Conceição
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1 Cenário: Sistema de Controle de LEDs Sistema Embarcado Aula 4 Sistema Engenharia de Sistemas Embarcados Prof. Abel Guilhermino Tópico: Arquitetura de um microcontrolador 851 Engenharia de Sistemas Embarcados 2 Implementação do Sistema Embarcado Constatações Memória Externa Microcontrolador Alimentação Placa simples Poucos circuitos integrados Elementos principais Memória Circuitos de alimentação Circuitos analógicos Microcontrolador Circuitos Auxiliares Engenharia de Sistemas Embarcados 3 Engenharia de Sistemas Embarcados 4 O que os Microcontroladores Tem? Diagrama de Blocos do 851 Microcontroladores CPU + E/S + Timer(s) [+ ROM] [+ RAM] Desempenho de baixo a moderado Espaço de RAM, ROM e pinos de E/S limitado Disponibilidade de versões com EPROM Poucos chips para implementar um sistema simples Baixo custo para grandes quantidades Ferramentas de desenvolvimento disponíveis a custo razoável CPU Controle Barramento Portas de E/S Porta Serial Controle Registradores Interrupção RAM ROM TIMERS Barramento Oscilador Engenharia de Sistemas Embarcados 5 Engenharia de Sistemas Embarcados 6 1
2 Função dual dado/ Função dual dado/ Engenharia de Sistemas Embarcados 7 Engenharia de Sistemas Embarcados 8 Função dual dado/ Função dual dado/ Engenharia de Sistemas Embarcados 9 Engenharia de Sistemas Embarcados 1 Função dual dado/ Função dual dado/ Engenharia de Sistemas Embarcados 11 Engenharia de Sistemas Embarcados 12 2
3 Circuitos de Porta de E/S Função dual dado/ Engenharia de Sistemas Embarcados 13 Engenharia de Sistemas Embarcados 14 Circuitos das Portas de E/S Funções Alternativas dos Pinos Endereçavel a bit Quando usado como I/O Deve-se colocar pull-up. Para controle de memória externa é desnecessário Gerenciamento de de memória externa P1. e P1.1 poder ser comprometidos com o timer 2 Engenharia de Sistemas Embarcados 15 Engenharia de Sistemas Embarcados 16 Circuito Externo para a Porta Serial Circuito Externo para a Porta Serial Engenharia de Sistemas Embarcados 17 Engenharia de Sistemas Embarcados 18 3
4 Pinagem no 851 Acessando Memória Externa de Código XTAL2 e XTAL1 Auxílio para geração do clock RST : Pino de reset PSEN: Quando o µc vai buscar uma instrução na memória externa coloca PSEN para. ALE: saída habilitadora do latch de EA: Entrada de seleção de memória de programa. Qdo= usa apenas externa. RXD/TXD : Receptor/transmissor de serial INT/INT1: Interrupção externa T/T1: Entrada externa para o timer WR: Strobe(sinalizador) de escrita na memória de dados externa. RD: Strobe de leitura na memória de dados externa. Vcc e GND : É por onde se alimenta o chip Latch de Endereço Habilita Leitura Memória Uso Memória Externa Habilita Latch Endereço Engenharia de Sistemas Embarcados 19 Engenharia de Sistemas Embarcados 2 Multiplexação de Endereço para Memória Externa Organização ROM em função do pino EA (Memória de programa) ROM interna ROM externa PSEN ou ROM Externa PSEN Mutiplexação Endereço/Dado EA=1 EA= Engenharia de Sistemas Embarcados 21 Se EA=1: O chip irá ler sua ROM/EPROM interna, e após acabar todo o espaço de memória interna, e ra trabalhar automaticamente com a memória ROM/EPROM externa, se ela existir. Se o pino EA=: O microcontrolador só enxerga memórias ROM/EPROM externas. Memória de Dados Memória de Dados (256 bytes) 255 = FFH 128 = 8H 127 = 7FH DADOS REGISTROS DE FUNÇÕES ESPECIAIS Tem um espaço de 256 bytes no 851 para dados na. Dividido em: Posições da RAM com apelidos para seus s: dividido em 4 bancos (R,R1,...,). Posições da RAM sem apelido, ou seja, acessíveis apenas pelo absoluto Registradores de Funções especiais. (256 bytes) 255 = FFH 128 = 8H 127 = 7FH DADOS REGISTROS DE FUNÇÕES ESPECIAIS A parte baixa da memória está dividida em porções distintas, que incluem: 4 bancos de registradores de 8 bytes cada Uma porção de 16 bytes cujos bits são individualmente endereçáveis pela CPU E o restante da memória que somente pode ser endereçado byte a byte. 7F 3 2 1F F 8 7 Apenas bytes endereçáveis BIT e BYTE endereçáveis Banco 3 R Banco 2 R Banco 1 R Banco R 4
5 Memória de Dados Diferenciar s 255 = FFH (256 bytes) 128 = 8H 127 = 7FH DADOS REGISTROS DE FUNÇÕES ESPECIAIS Interior do Mc ROM/EPROM EXTERNA \PSEN libera esta memória RAM EXTERNA RD e RW liberam esta memória para leitura e escrita Max 64kbytes Max 64kbytes FF ROM interna só 851 Memória de Código Memória de Dados Instruções de acesso à RAM INTERNA: MOV Instruções de acesso à ROM/EPRO M EXTERNA: MOVC Instruções de acesso à RAMEXTERNA: MOVX O Clock no 851 O Clock no 851 O clock É o relógio interno do microprocessador, para execução sequêncial de qualquer atividade interna ou externa à máquina. Opções de Ligação Cristal Oscilador externo Temos 2 possibilidades de excitar o sistema: Clock externo Basta aterrar o pino 19 (XTAL1) e injetar o sinal externo no pino 18 (XTAL2), desta forma irá para o sistema de controle e temporização do chip. Clock interno Deve-se intercalar aos pinos XTAL1 e XTAL2 um cristal na frequência desejada e dois capacitores de realimentação pF 18 XTAL2 Fonte de clock XTAL2 851 externo (TTL) 33pF XTAL1 19 XTAL1 Ciclos de Máquina Ciclos de Máquina O relógio é o elemento que gera e controla os ciclos de trabalho da máquina. Cada ciclos de oscilação chamaremos de P, de pulso. A cada 2 pulsos P caracteriza-se um estado S. Uma sequência de 6 estados (S1 a S6) corresponde a um ciclo de máquina. Todas as atividades internas e externas do microprocessador são comandadas por esses pulsos e seus seis estados. P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 S1 1 Ciclos de Máquina S1 S2 S3 S4 S5 S6 2 pulsos Exemplo: Se tiver um cristal de 12Mhz, teremos: 1 Ciclo de Máquina = 12 x (Período do Clock) = 12 x (1/( ))=1µs 5
6 Reset 1µ 8k2 Vcc Reset RST O reset no 851 é ativo quando o pino 9 (RST) permanecer em nível alto por 2 ou mais ciclos de máquina. O PC, o acumulador, o registro B, os flags, o DPTR e todos os registros dos temporizadores/contadores são ZERADOS No Stack Pointer, é colocado o valor 7 As portas P a P3 terão valor FFH O SBUF (Buffer serial) estará com conteúdo indeterminado e o registro de controle da porta serial (SCON) será zerado O registro PCON terá apenas seu bit mais significativo zerado E finalmente os registros de controle de interrupção (EI e IP) terão ambos o valor binário XXX A não é afetada pelo RESET forçado. Observação Durante o reset, o nível lógico dos pinos é indeterminado, indo a nível lógico 1 após a execução da rotina interna de reset, de tal forma que devemos prever esta situação no projeto do hardware, para evitar acionamento indesejável de qualquer periférico. 1µ 8k2 Vcc RST Power-On RESET com Debounce Diagrama de uma aplicação de alarme Engenharia de Sistemas Embarcados 33 Engenharia de Sistemas Embarcados 34 Controlador de Máquina de Lavar Atividades Lista 1 Entrega dia 17/3/29 Documento Impresso (Assinado) Individual Engenharia de Sistemas Embarcados 35 Engenharia de Sistemas Embarcados 36 6
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