Aula 10 Microcontrolador Intel 8051 Parte 1

Transcrição

1 Aula 10 Microcontrolador Intel 8051 Parte 1 SEL 0415 INTROD. À ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Prof. Dr. Marcelo A. C. Vieira SEL 0415

2 Microcontroladores Grupo de Sistemas Digitais n Microcontrolador é o nome dado ao componente que incorpora em um só CI todos os elementos necessários a um microcomputador; n Deve ter o Microprocessador (ULA + Registradores + Unidade de Controle), Memórias (Programa e Dados) e Interfaces; n As interfaces podem ser as mais diversas : Contador / Temporizador Conversor AD / DA Portas de I/O Paralelas (Entrada e Saída) Interface Serial n Além disso deve permitir a expansão externa de memória e periféricos.

3 Microcontroladores Grupo de Sistemas Digitais n Dispositivos projetados para uso em tarefas dedicadas, Ex: controle de impressora, plotter, copiadoras, forno de microondas, reguladores de velocidade, acionadores de motores de passo, controladores de elevadores, etc. n Manipulação de estrutura de dados seqüenciais; n Podem ser programados para uso no controle de qualquer tarefa Flexibilidade n Espaço limitado de memórias

4 Exemplo típico da arquitetura de um microcontrolador Memória de Programa Dados Grupo de Sistemas Digitais Controle Periféricos e I/O comunicação Sinais analógicos Temporização

5 MICROCONTROLADOR 8051 SEL 0415

6 Microcontrolador 8051 Duto de dados Gerador de RESET Interrupções MICROPRO- CESSADOR Memória de Programa CS CS Memória de Dados Portas I/O Grupo de Sistemas Digitais Oscilador Duto de endereços + controle Seleção de endereços e Geração de CS Controle I/O

7 Operação do Microcontrolador Um microcontrolador é um circuito digital sequencial capaz de buscar e executar instruções de programas alocados na memória de programa; Grupo de Sistemas Digitais Após a energização de um microcontrolador, é gerado um sinal de reset que zera o Program Counter (PC), ou seja, posiciona o Contador de Programa no endereço inicial (geralmente 0000h). O programa é executado a partir de seu início; O microcontrolador irá buscar e executar as instruções na sequência que elas estão gravadas na memória de programa, seguindo sempre o endereço de memória definido pelo PC (contador de programa);

8 Operação do Microcontrolador Grupo de Sistemas Digitais Ciclo de Busca: operação de leitura do opcode de uma instrução (ou parte dela) a partir da posição de memória cujo endereço é definido pelo conteúdo do PC. O opcode da instrução é armazenado em um registrador chamado de RI (Registrador de Instrução), para ser executado pela unidade de controle; Ciclo de Execução: executa a instrução (se ela ocupar apenas uma posição) ou busca os demais bytes da instrução na memória de programa para em seguida executá-la. Nesse ciclo, o conteúdo do PC é incrementado de uma, duas ou três unidades. Isso depende do tamanho da instrução.

9 Operação do Microcontrolador Ciclo de Máquina: ciclo de busca do opcode + execução da instrução. Para o 8051 tem duração de 12 pulsos do oscilador que controla o microprocessador; Grupo de Sistemas Digitais Ciclo de Instrução: tempo gasto para executar uma instrução por completo. Pode necessitar de mais de um ciclo de máquina.

10 Ciclo de Busca + Ciclo de Execução = f cristal /12

11 Microcontrolador 80C51 Grupo de Sistemas Digitais n Membro da família MCS-51 n Núcleo de todos os dispositivos MCS-51 (Atmel) n Sistema de um chip único, que contém, além do microprocessador de 8 bits: n Memória de Programa e Memória de Dados n Portas de I/O n Comunicação Serial (UART) n Contadores/ Timers n Lógica para Controle de Interrupção

12 Microcontrolador 80C51 1. Características do Núcleo (Core) Grupo de Sistemas Digitais n CPU de 8 bits otimizada para aplicações de controle; n Capacidade de processamento booleano (lógica de um único bit); n Endereçamento de até 64 Kbytes de memória de programa externa; n Endereçamento de até 64 Kbytes de memória de dados externa; n 4 Kbytes de memória de programa (FLASH ROM) interna; n 256 bytes de memória de dados (SRAM) interna, sendo 128 bytes para registradores especiais e 128 bytes disponíveis para uso geral;

13 Microcontrolador 80C51 1. Características do Núcleo (Core) Grupo de Sistemas Digitais n 4 portas paralelas de 8 bits (32 linhas de I/O bidirecionais endereçadas individualmente) n UART full duplex (Universal Asynchronous Reciever Transmitter) n 2 Contadores / Temporizadores de 16 bits cada n Estrutura de interrupção com níveis de prioridade n Oscilador interno n Versões disponíveis de 12 a 30 MHz (instruções de um ciclo, de 1 µs a 400 ns)

14 Microcontrolador 80C51 2. Arquitetura n Arquitetura Von Neumann n Set de instruções do tipo CISC n 111 instruções n O conjunto de instruções inclui: Grupo de Sistemas Digitais ü Multiplicação e Divisão ü Bit set, reset, e test (Instruções Booleanas).

15 Instruções - CISC

16 Microcontrolador 80C51 Apesar de duas memórias, elas compartilham o mesmo barramento Grupo de Sistemas Digitais

17 Microcontrolador 80C51 Configuração dos pinos Grupo de Sistemas Digitais

18 Introdução à Programação em Assembly SEL 415

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