Microprocessadores II - Site de utilizadores
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1. MICROPROCESSADORES II Programa Pratico Objectivos Introduzir a arquitectura de Microcontroladores t picos com particular nfase na fam lia 8051 e as diferentes possibilidades de utiliza o em sistema integrados Desenvolver testar e implementar sistemas baseados em microcontroladores sendo para isso o Utilizar ambientes Integrados de desenvolvimento IDE uvision 2 da Keil o Desenvolvimento de utilizando a linguagem assembly do 8051 utilizando ambiente de desenvolvimento integrado o Desenvolvimento de programas em linguagem C para sistemas baseados em microcontroladores utilizando ambiente de desenvolvimento Integrado Equipamento necess rio Kit de desenvolvimento 8051 baseado no microcontrolador da Atmel 8958252 Computador pessoal tipo PC em que dever ser instalado software de desenvolvimento Integrado vision da Keil e software de carregamento do c digo de programa em circuito do Atmel 8958252 Equipamento laboratorial habitual Fonte de alimenta o Oscilosc pio Programador de dispositivos l gicos Bibliografia geral de apoio incluindo a bibliografia da Parte te rica Kit de desenvolvimento 8051 baseado no microcontrolador da Atmel 89S8252 Manual do utilizador Rui Marcelino Setembro 2003 Getting Started with uVision2 and the C51 Microcontroller Development Tools User s Guide 02 2001 Cx51 Compiler Optimizing C Compiler and Library Reference for Classic and Exte2. mecanismos de software em linguagem assembly e em linguagem de alto n vel linguagem C que lhes permita desenvolver as diversas aplica es M TODOS DE ENSINO Exposi es orais nas aula te ricas uma aula semanal de 2 horas que inclui a resolu o de exerc cios com objectivo de consolidar as no es apresentadas As aulas pr ticas ser o realizadas no laborat rio de apoio disciplina com componente experimental bastante significativa As turmas ser o organizadas em grupos de 2 elementos cada MICROPROCESSADORES II Programa Te rico Objectivos Entender o funcionamento de um sistema de microprocessador Conhecer o funcionamento interno de um microcontrolador de 8 bits Compreender os diversos modos de endere amentos do microcontrolador Identificar os perif ricos que integram um microcontrolador Saber como funcionam e como programar os perif ricos que integram um microcontrolador Compreender os ciclos de funcionamento de um microprocessador ciclos de leitura e de escrita em I O e em mem ria Efectuar a implementa o de um mapa de memoria e consequente descodificador de endere os Compreender o funcionamento de perif rico diversos com sejam PPI UARTs DAC ADC Timers Watch dog CPU supervisor 1 REVIS ES SOBRE MICROPROCESSADORES Estrutura interna de um microprocessador Modos de endere amento Conjunto de instru es Sistemas de interrup es Interfaces com o exterior 2 O MICROCONTROLADOR 8051
3. 19 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA EL CTRICA E ELECTR NICA EXAME DE RECURSO DISCIPLINA DE MICROPROCESSADORES II em 10 09 2003 1 CICLO 2 SEMESTRE 3 ANO 2002 2003 Parte Te rica sem consulta Para que servem os registos PC SP e DPTR Quais as diferen as de liga o de dispositivos em porto de I O e mem ria de dados externas Indique vantagem e desvantagem Quando se utiliza interrup es externas quais s o as diferentes possibilidades para o microcontrolador reconhecer como v lido o pedido de interrup o Quais os registos s o necess rios afectar para configurar as interrup es externas Na utiliza o da UART do microcontrolador 8051 qual o significado dos diferentes modos de comunica o e qual o seu significado Como implementar uma comunica o s rie ass ncrona de 77 bits e bit de paridade par 13 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA EL CTRICA E ELECTR NICA EXAME DE RECURSO DISCIPLINA DE MICROPROCESSADORES II em 10 09 2003 1 CICLO 2 SEMESTRE 3 ANO 2002 2003 Parte Pr tica com consulta Para se ligar 4 visores de 7 segmentos de nodo comum foi utilizado como interface entre o microcontrolador e os visores um M5450 como representado na figura A correspond ncia dos segmentos com os OUTPUT BIT do M5450 referida na tabela 1 Escreva uma rotina BCD 7SEG para efectuar a conve
4. E SUA PROGRAMA O Caracter sticas dum microcontrolador e sua compara o com microprocessadores de uso geral Arquitectura do microcontrolador 8051 Organiza o da mem ria do 8051 Modos de endere amento O conjunto de instru es Rotinas Passagem de par metros Exemplos de programas Os sistemas de desenvolvimento para o 8051 a 3 OS SISTEMAS DO 8051 E SUA UTILIZACAO Caracter sticas dos portos do 8051 Os timers event counters UO programado e interrupt driver UC Caracter sticas da comunica o s rie O interface RS 232C Utiliza o do canal s rie do 8051 Estados de reset no 8051 Os derivados da fam lia 8051 4 INTERFACE COM O MICROCONTROLADOR Os sistemas de mem ria Tipos de mem ria A mem ria externa com o 8051 Espa o de endere amento de I O e I O mapeado em memoria Exemplos de implementa o de subsistemas de teclado e display O chip 8255 e algumas das suas possibilidades de utiliza o Exemplos simples de interface com sensores SPI e o bus DC 5 PROJECTO DE SISTEMAS BASEADOS EM MICROCONTROLADORES Filosofia e arquitectura dum projecto As diferentes fases de desenvolvimento Exemplos de projectos BIBLIOGRAFIA Rui Marcelino Folhas da disciplina de Microprocessadores Il actualiza o 2003 2004 Vidal Pereira da Silva Microcontrolador 8051 Hardware e Software Kenneth J Ayala The 8051 Microcontroller James W Stewart The 8051 Microcontroller Har
5. IOR DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA EL CTRICA E ELECTR NICA EXAME DE RECURSO DISCIPLINA DE MICROPROCESSADORES II em 10 09 2003 1 CICLO 2 SEMESTRE 3 ANO 2002 2003 Visor4 Visor3 Visor2 Visor 1 HHH H OUTPUT BIT 1 A 32 Bit clock number vs segment connectivity misler mlo ST es VR te F3 G3 dp3 Bit 8 I CS e 15 16
6. UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA EL CTRICA E ELECTR NICA Microprocessadores Il Programa e Organiza o da Disciplina Processo de Bolonha Ano Lectivo 2004 2005 Introdu o A disciplina de Microprocessadores Il leccionada no 1 semestre ao 3 ano do 1 ciclo do curso de Engenharia el ctrica e Electr nica da Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Algarve O novo modelo da disciplina tem como refer ncia o ECTS European Credit Transfer System em que s o introduzidas reformas ao funcionamento da disciplina no mbito da Organiza o curricular Baseado nos objectivos para a obten o das compet ncias da disciplina Organiza o Pedag gica Mais activa e participativa pelos alunos com base em trabalhos pr ticos individuais e de grupo orientados aos objectivos Sistema de avalia o S o consideradas as v ria componentes te rica e pr tica devidamente pesadas para a classifica o final Compet ncias Gen ricas Ap s a aprova o na disciplina o aluno dever possuir compet ncias e Projectar e manusear sistemas baseados em microcontroladores e microprocessadores na sua vertente de Hardware e de Software Compet ncias Especificas e Desenvolver sistemas baseados em microcontroladores e microprocessadores que inclui o projecto de Sistemas de mem ria Sistema de entrada sa da Integra o de perif ricos e Desenvolver t cnicas e
7. de dados externa em que se encontra o visor LCD 3 Saber configurar e escrever um LCD Trabalho Laboratorial 6 DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE EM C Objectivos 1 Desenvolver aplicagao para microcontrolador utilizando como plataforma a linguagem C Trabalho Laboratorial 7 SENSOR DE TEMPERATURA DS1620 Objectivos 1 Configurar dispositivos externos program veis 2 Implementar comunica o s rie s ncrona Trabalho Laboratorial 8 Integra o de perif ricos num sistema de microprocesadores Objectivos 1 Entender o funcionamento de um RTC Real Time Clock e de um expansor de portos 8255 2 Implementar um mapa de mem ria e respectivo descodificador de endere os com base num dispositivo l gico program vel AVALIA O No que respeita a quantifica o temos Avalia o Te rica 50 Avalia o Pr tica 50 Na avalia o te rica conta a nota mais elevada que o aluno tiver conseguido nas provas a que se sujeitou Avalia o te rica A avalia o te rica efectuada de forma individual A avalia o te rica segue as regras internas da Escola Superior de Tecnologia relativamente s notas m nimas e acesso a provas Complementares e a exames de Recurso Os alunos disp em portanto de um exame te rico na poca normal e de uma prova de recurso Se se encontrarem dentro das condi es institu das podem tamb m aceder a um exame te rico na poca de Setembro Qualquer dos exames te ricos e
8. dware Software and Interfacing Thomas W Schultz C and the 8051 Hardware Modular Programming and Interfacing Vol Thomas W Schultz C and the 8051 Building Efficient Applications Vol II Douglas V Hell Microprocessors and Interfacing Programming and Hardware Dominique Paret Carol Fenger The l2C Bus From theory to practice Os livros indicados encontram se todos na biblioteca da Escola Superior de Tecnologia WER SITES www keil com fabricante de poderos ssimas ferramentas de desenvolvimento para os microcontroladores da fam lia 8051 Disponibiliza nas suas p ginas in meros exemplos E uma refer ncia imprescind vel www circuitcellar com Revista de edi o on line disp e de arquivos sobre a programa o de sistemas embebidos com a utiliza o de microcontroladores Refere se a aplica es concretas e pretender ser o mais abrangente nas escolhas dos processadores para a implementa o dos seus projectos www embbeded com Revista on line de programa o embebida Tipicamente efectua abordagem dos mais variados temas relacionados com aplica es de sistemas embebidos de uma forma abstracta indiferente fam lia de microcontrolador www techonline com Disponibiliza solu es de e learning e forma o on line para engenheiros sobre electr nica em geral incluindo white papers e cursos em produtos e tecnologias
9. fectuado em duas partes Parte sem consulta em que se considera importante avaliar os conhecimentos que o aluno adquiriu a n vel conceptual prop em se problemas concretos e solicita se resposta com um aceit vel n vel de abstrac o e de s ntese da solu o que apresentam Parte com consulta em que se pretende avaliar os conhecimentos do aluno a n vel operacional prop em se problemas simples que podem surgir na resolu o de uma situa o concreta Apesar da situa o de consulta a complexidade dos problemas propostos nunca exagerada Aqui existe o cuidado especial na escolha dos problemas bem como do encaminhamento para a sua resolu o de forma a evitar situa es de c pia e de colagem de elementos retirados de documenta o levada pelo aluno Avalia o Te rica Sem Com Total consulta consulta 25 75 100 10 Avalia o Pr tica Existe aqui uma distin o entre dois tipos de trabalhos Um trabalho pr tico de pesquisa a realizar individualmente em que se privilegia a pesquisa e a consulta de elementos para a realiza o de um determinado processo e os trabalhos pr ticos de frequ ncia que s o realizados em grupo constitu do por dois alunos de forma a dinamizar e a privilegiar este modo de trabalho Os alunos que comp em o grupo dever o sempre distinguir e atribuir as v rias tarefas para a implementa o do trabalho por cada elemento de forma a possibilitar uma melhor cla
10. nded 8051 Microcontrollers User s Guide 02 2001 Macro Assembler and Utilities Macro Assembler Linker Locator Library Manager and Object HEX Converter for 8051 Extended 8051 and 251 Microcontrollers User s Guide 02 2001 Trabalho de Pesquisa ESTUDO DA ARQUITECTURA E PERIFERICOS DE UM MICROCONTROLADOR ESPECIFICO Objectivos 1 Compreender a arquitectura e constitui o interna de um microcontrolador especificado no trabalho 2 Compreender o contexto dos diversos tipos de microcontroladores existentes no mercado pela compara o as diversas fam lias de microcontroladores Trabalho Laboratorial 1 FAMILIARIZA O COM FERRAMENTAS DE DESENVOLVIMENTO ESCRITA E LEITURA EM PORTO I O Objectivos 1 Pratica no desenvolvimento e projecto de sistemas baseados em microcontrolador 2 Saber utilizar o Kit de desenvolvimento 8051 baseado no ATMEL 8988252 3 Entender os diversos componentes e finalidades do sistema de desenvolvimento integrado uvision 4 Software Atmel ISP In System Programming para efectuar o carregamento downloading do c digo de programa na mem ria flash do microcontrolador 5 Utiliza o de dispositivos de sa da visor de 7 segmentos Escrever em portos de sa da do microcontrolador 6 Identificar os problemas associados a leitura de teclado 7 Eliminar os problemas de debounce dos teclados Descri o Conhecimento das ferramentas de desenvolvimento Kit de desenvolvimento 8051 basead
11. o no Atmel 8958252 Ferramentas de software para a fam lia 8051 compilador simuladoras e utilit rios Cria o de um IDE virtual com chamadas externas de compilador e utilit rios em modo de linha de comando Trabalho Laboratorial 2 TEMPORIZADORES CONTADORES Objectivos 1 Saber escolher o modo do temporizador de acordo com a aplica o Configurar os diferentes modos de temporizador Saber Configurar e utilizar os contadores Sedimentar os conceitos te ricos sobre mecanismos de watch dog Entender os diferentes mecanismos de watch dog Saber configurar watch dog no microcontrolador Oor T co IS Trabalho Laboratorial 3 PORTA S RIE Objectivos 1 Saber configurar os par metros associados a uma comunica o s rie standard ass ncrona 2 Implementar interface com o utilizador de um sistema usando um emulador de terminal na porta s rie 3 Entender o mecanismo utilizado no carregamento do c digo de programa no microcontrolador 4 Observar e analisar a t cnica de comunica o s rie s ncrona Trabalho Laboratorial 4 INTERRUP ES Objectivos 1 Sedimentar os conceitos te ricos sobre o mecanismo das interrup es 2 Configurar as interrup es 3 Saber construir rotinas de servi o interrup o Trabalho Laboratorial 5 VISOR DE CRISTAIS L QUIDOS LCD Objectivos 1 Compreender os mapeamentos em Portos de I O e de Mem ria dados externa 2 Identificar os endere os na mem ria
12. rs o BCD para 7 segmentos em que a entrada BCD pelo nibble menos significativo do registo A e a sa da dos 7 segmentos nodo comum tamb m no registo A Dever considerar os segmentos A B C D E F G e Ponto atribu dos consecutivamente do bit O at ao bit 7 2 Para desenvolver o software foi efectuada uma correspond ncia na mem ria de dados interna 31H 32H 33H e 34H com os visores 1 2 3 e 4 em que como j foi referido na al nea anterior em cada posi o de mem ria os bits de O a 7 correspondem aos segmentos A B C D E F G e Ponto Escreva uma rotina ACTUALIZA que efectua a actualiza o dos 4 visores de 7 segmentos 3 Sabendo que a frequ ncia m xima para a linha de CLOCK do M5450 de 0 5MHz Qual a frequ ncia aplicada na linha de CLOCK pela rotina da al nea anterior Considere em que a frequ ncia do cristal de 11 0592 MHz 4 A aplica o em que est inserida esta montagem efectua o refrescamento de forma autom tica aos 4 visores em cada 50ms Para isso utilizada a interrup o associada ao temporizador 0 em que a frequ ncia do cristal de 11 0592 MHz 5 Como expandir a montagem para mais um conjunto de 4 visores de 7 segmentos No Porto P1 quantos conjuntos poss vel expandir 6 Para a montagem em porto de I O no caso o porto o Porto Pl como implementar em mem ria externa de dados refira se apenas implementa o de hardware 14 UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPER
13. ssifica o N o ser o v lidas situa es em que todos os elementos efectuam o mesmo trabalho Na avalia o pr tica existe um peso uniforme por trabalho que tem a ver com a sua dura o e a sua complexidade Os trabalhos s o de complexidade semelhante em que s o disponibilizadas para a sua resolu o duas aulas pr ticas 4 horas As aulas servem para discutir com o professor e com os colegas e fazer os ensaios e n o para preparar os trabalhos pr ticos Cada trabalho pr tico deve gerar um relat rio escrito Avalia o dos Trabalhos Pr ticos Pesquisa Frequ ncia TPO TP1 TP2 TP3 TP4 TP5 TP6 TP7 TP8 Total 20 10 10 10 10 10 10 10 10 100 A nota do trabalho depende da avalia o que o docente faz do desempenho dos alunos durante as aulas do relat rio e da qualidade de uma apresenta o oral sum ria 10 minutos dos trabalhos As propor es s o as seguintes Avalia o nas aulas 40 Relat rio e apresenta o 60 Conclus es O modelo apresentado para o funcionamento da disciplina resulta numa aproxima o s especifica es do processo de Bolonha e de um hist rico do funcionamento da disciplina adquiridos pelo seccionamento ao longo de v rios anos Julgo pois que est o reunidas as condi es para os alunos criarem o gosto pela aprendizagem dos sistemas de microprocessadores 11 Exame componente te rica 2
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