ARDUINO. Profº. Engº. Robson Dias Ramalho

Transcrição

1 ARDUINO Profº. Engº. Robson Dias Ramalho

2 3. Microprocessador (E/S) 4. Memória RAM (E/S) 5. Placa de vídeo (E/S) 8. Disco Rígido (E/S) 9. Mouse (Saída) 10. Teclado (E/S) 2. Placa mãe (barramento de dados) Microprocessador

3 Os microcontroladores podem funcionar sem a necessidade de periféricos externos, tais como: Hard Disk, memórias, etc. Todos os periféricos vitais para o funcionamento encontram-se embutidos no chip. Microcontrolador

4 Microcontrolador É um pequeno componente eletrônico dotado de inteligência programável. Os microcontroladores são microprocessadores que podem ser programados para funções específicas. Em geral, eles são usados para controlar circuitos, sendo conhecidos como "controladores embutidos". A estrutura interna de um microcontrolador apresenta um processador, bem como circuitos de memória e periféricos de entrada e saída.

5 Microcontrolador Os microcontroladores têm agregado inúmeras funcionalidades, tais como: gerador interno independente de clock; memória SRAM, EEPROM e FLASH; conversores A/D, D/A; vários temporizadores/contadores; comparadores analógicos; PWM; diferentes tipos de interface de comunicação, incluindo USB; relógios de tempo real; circuitos para gerenciamento de energia no chip; circuitos para controle de reset, alguns tipos de sensores; interface para LCD; e outras funcionalidades de acordo com o fabricante.

6 Microcontrolador

7 Microcontrolador Existe dois tipos de memória RAM, a SRAM (Static RAM) e a DRAM (Dynamic RAM). A SRAM é uma memória que retém dados enquanto estiver sendo alimentada eletricamente. Se tirar sua alimentação ela apaga os dados. A DRAM funciona da mesma maneira, mas ela escreve e apaga mesmo quando estiver sendo alimentada eletricamente. Outra diferença entra as duas, é o custo e a velocidade. A SRAM é muito mais rápida (cerca de 4x) que DRAM, porém o custo é bem maior. O microcontrolador utiliza essa memória para acesso rápido de escrita e leitura quando em execução.

8 Microcontrolador Arduino Mega 2560

9 Microcontrolador EEPROM e é uma memória que pode ser apagada e reprogramada várias vezes, apesar de possuir um limite no número de ciclos de leitura/escrita. Memória não-volátil que podemos usar para criar variáveis que não terão seus valores apagados quando o Arduino for desligado. A EEPROM permite armazenarmos valores, ler e alterá-los durante a execução do sketch. O Arduino Mega 2560 tem 4 KB. Ele tem 4096 posições de memória pra gravar os dados, um byte (8 bits) de cada vez, ou seja, o maior valor que você consegue gravar em uma posição de memória é 255.

10 Microcontrolador Arduino Mega 2560 EEPROM EXTERNA PARA ARDUINO.

11 Microcontrolador Flash é onde nossos sketches são armazenados quando fazemos upload. (é a memória que armazena os nossos programas). A memória flash também não é apagada quando desligamos o Arduino, podemos criar variáveis na Flash quando estamos criando o sketch e lê-las durante a execução, mas não podemos alterar seu valor na execução do sketch.

12 Microcontrolador

13 Arquitetura Microcontrolador Conversor A/D. Utilizado para o processamento de sinais analógicos. Permite obter valores de temperatura, luminosidade, pressão, umidade, distância, etc.

14 Arquitetura Microcontrolador Porta serial. Periférico utilizado para conectar o circuito eletrônico à um PC. Possibilta a comunicação sem fio (Wireless).

15 Arquitetura Microcontrolador A arquitetura de um microcontrolador em geral consiste em um núcleo de processamento, barramento e periféricos: Núcleo de processamento consiste no processador de dados (cálculos, controle de fluxo de programa, etc) e na administração dos periféricos; Barramento é dividido em dados e endereços, consiste nas linhas de comunicação entre o processador e os periféricos; Periféricos caracterizam o conjunto de funcionalidades disponíveis pelo microcontrolador e são controlados pelo processador. Por exemplo, memória, porta serial, porta paralela e conversor A/D.

16 Arquitetura Microcontrolador Quando se fala em barramentos em processadores, existem dois tipos de arquitetura, a Von-Neuman e a arquitetura Harvard.

17 RISC e CISC Arquitetura Microcontrolador CISC RISC

18 Arquitetura Microcontrolador RISC e CISC A CISC (em inglês: Complex Instruction Set Computing, Computador com um Conjunto Complexo de Instruções), usada em processadores Intel e AMD; suporta mais instruções no entanto, com isso, mais lenta fica a execução delas. A RISC (em inglês: Reduced Instruction Set Computing, Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções) usada em processadores PowerPC (da Apple, Motorola e IBM) e SPARC (SUN); suporta menos instruções, e com isso executa com mais rapidez o conjunto de instruções que são combinadas.

19 Arquitetura Microcontrolador Pipeline Arquitetura Havard

20 Arquitetura Microcontrolador Pipeline Uma instrução em linguagem de montagem (Assembly) é formada por campos que guardam os dados necessários para a execução da instrução, geralmente apresentados como: Opcode (Código de Operação) Código que em Assembly é representado por um mnemônico, ou abreviações como ADD, MOV, STOR, etc. e indica a operação que vai ser executada. N Campos de endereço O número de campos de endereço dos operandos varia de acordo com a necessidade da operação. Operando destino e dependendo da arquitetura do conjunto de instruções, uma referência à próxima instrução. E que a CPU possui componentes internos como Buscador de Instruções, Decodificador de Instruções, Conjunto de Registradores e ULA, ele ativa cada um desses componentes internos para realizar uma parte da execução dessa instrução.

21 Arquitetura Microcontrolador Sem Pipeline

22 Arquitetura Microcontrolador Profº Robson Ramalho Com Pipeline

23 Microcontrolador Motivação Conectividade com dispositivos. Baixo custo de implementação (sistemas complexos em tamanho reduzido). Alteração das funções do sistema sem alteração na placa.

24 Microcontrolador Aplicação

25 Microcontrolador

26 Arquitetura Arduino Mega Atmega 2560

27 Pinos Digitais Arquitetura Arduino Mega

28 Arquitetura Arduino Mega ENTRADAS ANALOGICAS

29 Arquitetura Arduino Mega Valor _ Analógico Resolução numero_ de_ bits 2 5V 5V Resolução 0, 0195V Volts Decimal Binário 0, , , ,

30 Arquitetura Arduino Mega

31 Conexão USB Arquitetura Arduino Mega

32 Conexão USB Arquitetura Arduino Mega

33 Arquitetura Arduino Mega Conexão Fonte Externa

34 Arquitetura Arduino Mega

35 Arquitetura Arduino Mega PINO DE SELEÇÃO USB - FONTE EXTERNA

36 Arquitetura Arduino Mega PINO DE SELEÇÃO USB - FONTE EXTERNA

37 Arquitetura Arduino Mega REGULADOR DE TENSÃO

38 Arquitetura Arduino Mega REGULADOR DE TENSÃO ON SEMI NPC 1117

39 Arquitetura Arduino Mega REGULADOR DE TENSÃO ON SEMI NPC 1117 Datasheet disponivel em k4003i515z1k06z51jsdcfy.pdf

40 Tracker Automação Cursos Industriais Curso de Arduino Módulo Básico Arquitetura Arduino Mega Botão de Reset

41 Tracker Automação Cursos Industriais Curso de Arduino Módulo Básico Arquitetura Arduino Mega Pinos de Energia

42 Tracker Automação Cursos Industriais Curso de Arduino Módulo Básico Arquitetura Arduino Mega Pinos de Energia IOREF - Fornece uma tensão de referência para que shields possam selecionar o tipo de interface apropriada, dessa forma shields que funcionam com a placas Arduino que são alimentadas com 3,3V. podem ser adaptar para ser utilizados em 5V. e vice-versa. RESET - pino conectado a pino de RESET do microcontrolador. Pode ser utilizado para um reset externo da placa Arduino. 3,3 V. - Fornece tensão de 3,3V. para alimentação de shield e módulos externos. Corrente máxima de 50 ma. 5 V - Fornece tensão de 5 V para alimentação de shields e circuitos externos. GND - pinos de referencia, ground, terra. VIN - pino para alimentar a placa através de shield ou bateria externa. Quando a placa é alimentada através do conector Jack a tensão da fonte estará nesse pino.

43 Tracker Automação Cursos Industriais Curso de Arduino Módulo Básico Arquitetura Arduino Mega Comunicação USB

44 Arquitetura Arduino Mega ICSP - In Circuit Serial Programming

45 Arquitetura Arduino Mega ICSP - In Circuit Serial Programming

46 RESET-EN Arquitetura Arduino Mega

47 Tracker Automação Cursos Industriais Curso de Arduino Módulo Básico Arquitetura Arduino Mega POWER LED

48 PINO LED 13 Arquitetura Arduino Mega

49 Arquitetura Arduino Mega MICROPROCESSADOR O microcontrolador utilizado na Arduino MEGA 2560 é o ATMEL ATmega2560, um microcontrolador de 8 bits de arquitetura RISC avançada. Esse microcontrolador possui mais recursos comparado ao ATmega328 da Arduino UNO, já conta com 256 KB de Flash (mais 8 KB são utilizados para o bootloader), 8 KB de RAM e 4 KB de EEPROM. Possui multiplicador por Hardware e diversos periféricos que aumentam as possibilidades da plataforma Arduino baseada em Atmel ATMEGA, dentre as quais pode-se destacar 4 canais de comunicação serial, 16 entradas analógicas e 15 saídas PWM. Possui ainda comunicação SPI, I2C e 6 pinos de interrupções externas. Datasheet Profº Robson Ramalho

50 Modelos / Microcontroladores Modelo Microcontrolador Arduino Duemilinove ATmega 168 ou ATmega 328 Arduino Diecimilia ATmega 168 Arduino Mega Atmega 1280 Arduino Nano ATmega 168 ou ATmega 328 LilyPad Atmega 168 Pro ATmega 168 ou ATmega 328 Pro mini ATmega 168

51 Vamos trabalhar!!!!!!!