MIC-2014-1-CST Introdução aos Microcoprocessadores

1 DADOS GERAIS DA DISCIPLINA

• Professor: Eraldo Silveira e Silva (email: eraldo@ifsc.edu.br)
  • Link da Ementa: Ementa

2 Avaliação

• 12 miniprojetos - 1 conceito por projeto - desprezado 2 conceitos para fins de avaliação
• recuperação - 1 avaliação escrita geral sobre a disciplina

3 PLANEJAMENTO 2014-1

Aula	Data	Horas	Conteúdo	Recursos
1	12/2	2	Introdução a disciplina. Avaliação.	Laboratório
2	13/2	2	Conceitos associados a memórias. Barramento de dados, endereços e controle.	Laboratório
3	19/2	2	Apresentação do Proteus. Apresentação do Mini-projeto 1 – acesso manual a uma memória de RAM de 2K	Laboratório
4	20/2	2	Desenvolvimento do Mini-projeto 1	Laboratório
5	26/2	2	Avaliação do Mini-projeto 1	Laboratório
6	27/2	2	Defesa de TCC2	Laboratório
7	6/3	2	Apresentação do Mini-Projeto 2 – Expansão de memória RAM de 2K para 8K	Laboratório
8	12/3	2	Desenvolvimento do Mini-projeto 2	Laboratório
9	13/3	2	Avaliação do Mini-projeto 2	Laboratório
10	20/3	2	Apresentação do Mini-projeto 3 – Movimentação manual de dados entre memórias e registradores	Laboratório
11	26/3	2	Desenvolvimento do Mini-projeto 3	Laboratório
12	27/3	2	Avaliação do Mini-projeto 3	Laboratório
13	2/4	2	Apresentação do Mini-projeto 4 – Operação manual de soma entre dados armazenados na memória	Laboratório
14	3/4	2	Desenvolvimento do Mini-projeto 4	Laboratório
15	9/4	2	Avaliação do Mini-projeto 4	Laboratório
16	10/4	2	Apresentação do Mini-projeto 5 – Introdução ao microcontrolador: movimentando dados da memória externa com o microcontrolador.	Laboratório
17	16/4	2	Desenvolvimento do Mini-projeto 5	Laboratório
18	17/4	2	Avaliação do Mini-projeto 5	Laboratório
19	23/4	2	Apresentação do Mini-projeto 6 – Movimentação da memória interna (modos de endereçamento)	Laboratório
20	24/4	2	Desenvolvimento do Mini-projeto 6	Laboratório
21	30/4	2	Avaliação do Mini-projeto 6	Laboratório
22	7/5	2	Apresentação do Mini-Projeto 7 – Subrotinnas e Stack	Laboratório
23	8/5	2	Desenvolvimento do mini-projeto 7	Laboratório
24	14/5	2	Avaliação do Mini-Projeto 7 -	Laboratório
25	15/5	2	Apresentação do Mini-Projeto 8 – Operação com aritméticas e lógicas	Laboratório
26	21/5	2	Desenvolvimento do mini-projeto 8	Laboratório
27	22/5	2	Avaliação do Mini-Projeto 8	Laboratório
28	28/5	2	Apresentação do Mini-Projeto 9 – Operação com bits	Laboratório
29	29/5	2	Desenvolvimento do mini-projeto 9	Laboratório
30	4/6	2	Avaliação do Mini-Projeto 9	Laboratório
31	5/6	2	Apresentação do Mini-Projeto 10 – Acesso a portas I	Laboratório
32	11/6	2	Avaliação do Mini-Projeto 10	Laboratório
33	12/6	2	Desenvolvimento do mini-projeto 10	Laboratório
34	18/6	2	Apresentação do Mini-Projeto 11 – Temprizadores e contadores	Laboratório
35	25/6	2	Desenvolvimento do mini-projeto 11	Laboratório
36	26/6	2	Avaliação do Mini-Projeto 11	Laboratório
37	2/7	2	Apresentação do Mini-Projeto 12 – Interrupções	Laboratório
38	3/7	2	Desenvolvimento do mini-projeto 12	Laboratório
39	9/7	2	Avaliação do Mini-Projeto 12	Laboratório
40	10/7	2	Recuperação Final	Laboratório
TOTAL		80

4 Aula 1- Dia 12/2/2014

4.1 Objetivos

• Apresentação Ementa
• Revisão de alguns conceitos em digital
• Introdução a memórias
• trabalhar memórias na forma de diagrama em blocos
  • apresentar barramentos de endereço/dados/controle
  • diferenciar conteúdo de endereço de memória;
  • apresentar o procedimento de acesso para escrita e para a leitura;
  • apresentar um diagrama de tempo simplificado de acesso a memória;
  • apresentar a CPU/microcontrolador como a "entidade" que acessa a memória

4.2 Diagrama em blocos da memória e barramentos

No diagrama abaixo está representado um bloco de memória primária de 16x8 (dezesseis endereços por 8 bits).

• Note que uma posição de memória pode ser vista como uma caixa que possue um endereço e um conteúdo.
• O conteúdo associado a posição de memória é uma palavra binária e, neste caso, possui 8 bits.

ou

Para que us dispositivo externo possa "acessar" a memória para leitura ou escrita, ele deve se utilizar de um conjunto de fios que chamamos de barramentos.

4.2.1 Barramento de Endereços

Este barramento permite determinar o endereço de uma posição a ser acessada na memória. Um barramento de 4 linhas de endereço é designado por A3,A2,A1 e A0.

Supondo uma memória com endereços designados da forma hexadecimal de 0h a Fh. Supondo que A3 seja associado ao bit mais significativo e A0 ao bit menos significativo. Então, para acessar a posição Bh de memória, deve-se injetar A3=1, A2=0, A1=1 e A0=1. Note que $B_h=1011_b$

O termo "injetar" significa aqui que um dispositivo externo deve forçar tensão nas linhas do barramento. Esta tensão depende da tecnologia utilizada. Poderia ser, por exemplo, 5V para o nível lógico 1 e 0V par ao nível lógico 0.,

4.3 Diagrama de Tempo - Acesso para escrita

5 Aula 2- Dia 13/2/2014

• continuação da aula anterior.

6 Aula 3- Dia 19/2/2014

• Objetivos

• Consolidar o conhecimento sobre memórias e barramentos de endereços, dados e controle através de um experimento no Proteus

6.1 Experimento 1 - Acesso a memória RAM de 2K x 8 bits

Roteiro:

1.Entrar no Windows.

2.Baixar o arquivo de projeto Experimento 1 MIC. Coloque em um diretório conhecido.

3.Clique sobre o arquivo. O PROTEUS será executado e o projeto aberto.

4.Observe que o projeto está parcialmente pronto. Você pode entrar em modo simulação. O sistema está preparado para que se possa inserir ou ler manualmente posições de memória. Tente colocar o dado AFh na posição 0 de memória e 8Eh na posição 15.

5.Note o Chip Select está habilitado sempre. Coloque uma chave adicional para colocar o Chip Select e repita a operação de gravação anterior.

Exercícios adicionais (Projeto 1)

1.Colocar uma chave de controle do Chip Select (CE). 2.Colocar o seu nome ("Maria da Silva") na memória implmentada no projeto, a partir da posição 0 (endereço). Olhar tabela ASCII. 3.Reimplementar o item dois para gravar nos últimos endereços de memória dos 2K disponíveis.

7 Aula 4- Dia 26/2/2014

7.1 Objetivos

• AValiação do Projeto 1:

ALUNOS OK TAREFA 1: Evander, Vinicius, Renato, Alfredo, Antonio ALUNOS devendo: fernanda

8 Aula 5 - Dia 6/3/2014

Objetivos

• Apresentar o Mini-Projeto 2 - Expansão de memória
• Fundamentação teórica
• Encaminhamentos

8.1 Mini-Projeto 2 - Expansão de Memória

Usando como referência o projeto anterior expandir o sistema de memória de 2Kx8bits para 8Kx8bits. Use o decodificador 74LS139. Para controle das chaves a chave lógica

8.2 Fundamentação Teórica

8.2.1 Decodificadores

Tutorial 74LS139

8.2.2 Usando decodificadores para exppandir sistemas de memória

Nota 1

Nota 2

10 AULA 6 - Dia 13/3/2014

Desenvolvimento do projeto de expansão de memória.

11 AULA 7 - Dia 20/3/2014

• Apresentação do projeto de expansão de memória
• Apresentação do Terceiro Projeto

13 Terceiro Mini-Projeto

Implementar um circuito com 1 memória de 2Kx8 (6116) e um latch 373. Este deverá servir como acumulador em operações para movimentação de memória. Ao final do projeto será solicitado que o aluno entre com dados mnualamente na memória e deloque dados de uma posição para outra na memória. Criar comando WRA (write no acumulador) e RDA (read no acumulador) específicos par o LATCH, de forma a evitar o endereçamento do registrador.

14 O funcionamento do LATCH 373

Datasheet do 74LS373

15 Link para o esqueleto do projeto

Baixar o arquivo de projeto [1]

16 Link para tutorial Spice/Proteus

http://www.youspice.com/ys/gettingstartedwithlabcenterproteus.3sp

17 AULA 9 - Dia 27/3/2014

• Desenvolvimento e apresentação do mini-projeto 3

ALUNOS QUE DEFENDERAM: GIOVANA, FERNANDA, ALFREDO, EVANDER, VINICISU, RENATO, ANTONIO

18 AULA 10 - Dia 2/4/2014

• DApresentação do Mini-projeto 2 para os alunos que ainda não tinham defendido: Reanto, Fernanda e Evander

19 AULA 11 - Dia 3/4/2014

• Apresentação do Mini-Projeto 4: Implemenatação de uma (parte) de uma Unidade Lógica e Aritmética

19.1 As partes de um sistema computacional

Até o presente momento tivemos uma ideia dos seguintes elementos de um sistema computacional:

• Unidade de Entrada (e Saída)
• memória primária
• CPU
• barramentos: dados, endereço e controle

A CPU é dividida em registradores (implementamos o registrador A), a unidade de controle (que tem sido você) e a unidade lógica e aritmética. Neste mini-projeto vamos passar uma ideia do que é esta unidade, implementando um somador de bytes.

19.2 Mini-projeto 4

Acrescentar ao mini-projeto 3 um circuito somador de bytes com entrada de C e saída de carry. Armazenar o Carry em um flip flop tipo D (registrador de 1 bit). O somandor será implementado com o 74LS283. Usar uma subsheet para implementar o somador bufferizado com buffer tris-tate 74LS241.

19.3 Parte 1 - Demonstração de como o 74LS283 funciona usando o Proteus

Data sheet do 74LS283

Data sheet do 74LS241

19.4 Parte 2 - Construção do circuito em sub-sheet

O seguinte sistema foi implementado:

Somador

MemoriaRegistrador

21 AULA 13 - Dia 16/04/2014

Arquivo parcial de projeto [2]

22 AULA 14 - Dia 23/04/2014

22.1 Objetivos

• Apresentar o princípio de funcionamento de um sistema microprocessado

22.2 Material

Aula de Introdução

23 AULA 15 - Dia 24/04/2014

Continuação: Princípio de funcionamento de um istema microprocessado.

24 AULA 16 - Dia 30/04/2014

24.1 Objetivos

• apresentação do miniprojeto 3
• apresentação do miniprojeto 4

24.2 Miniprojeto 4

Implementar um circuito lógico combinacional usando o microntrolador 8051. Função lógica a ser implementada:

Fernanda:

$Y=AB+CD+\bar{D}E$

Renato:

$Y=\bar{A}+BCD+\bar{D}EF$

Evander:

$Y=A\bar{B}+CD+\bar{D}E\bar{F}$

Antônio:

$Y=ABCD+\bar{D}EF$

Alfredo:

$Y=AB\overline{CD}+\bar{D}EF$

Giovana:

$Y=\overline{AB}CD+\bar{D}EF$

Vinícius:

$Y=\overline{ABC}D+\overline{DE}F$

24.3 Fundamentação

• Criação de um projeto simples, no Proteus, usando o 80C31, 2 chaves LOGICSTATES e um PROBESTATE associados

a pinos da porta P1.

• Criação de um programa PORTA E;
• Mostrar a memória de programa, memória de BITS, as portas e o CARRY
• Explorar as instruções de movimentação de bit, operações lógicas de bit e JMP incondicional;
• Explorar execução passo a passo, breakpoint etc.

Arquivo:OperacoesBit.pdf

27 AULA - Dia 14/05/2014

Defesa do Mini Projeto 5

Giovana - B

Antônio - D

Renato - B

Alfredo - B

Fernanda - C

Evander - B

Vinícius - B

28 AULA - Dia 15/05/2014

28.1 Objetivos

• Avaliação final do Mini-Projeto 4
• Apresentação do Mini-Projeto 5

28.2 MiniProjeto 6

28.2.1 Objetivo

Este projeto tem por objetivo trabalhar a operação com bits utilizando instruções de jump condicional e o acesso a memória de bits. A definição de pinos com EQU será apresentada.

28.2.1.1 Exemplo 1

====================================================================

RESET and INTERRUPT VECTORS

====================================================================

     ; Reset Vector
     org   0000h
     jmp   Start

====================================================================

CODE SEGMENT

====================================================================

     org   0100h

Start:

     ; Write your code here
     jb   P1.0, alarme_on
     clr  P2.0
     clr  00h 
     jmp  pto2

alarme_on:

     setb P2.0
     setb  00h

pto2:

     jmp Start

Loop:

     jmp Loop

====================================================================

     END

</syntaxhighlight>

28.2.2 Referencias

Manual do Assembly Lista de Instruções

28.2.2.1 Exemplo 2 - Usando EQU

====================================================================

DEFINITIONS

====================================================================

CH_ON_OFF EQU P1.0 LED_ON_OFF EQU P2.0

====================================================================

VARIABLES

====================================================================

STATUS_ON_OFF EQU 00h

====================================================================

RESET and INTERRUPT VECTORS

====================================================================

     ; Reset Vector
     org   0000h
     jmp   Start

====================================================================

CODE SEGMENT

====================================================================

     org   0100h

Start:

     ; Write your code here
     jb   CH_ON_OFF , alarme_on
     clr  LED_ON_OFF
     clr  STATUS_ON_OFF 
     jmp  pto2

alarme_on:

     setb LED_ON_OFF
     setb STATUS_ON_OFF

pto2:

     jmp Start

Loop:

     jmp Loop

====================================================================

     END

</syntaxhighlight>

28.2.3 O Projeto

Desenvolver um alarme com 4 entradas digitais (sensores). O sensor está desligado com o estado 0. Se pelo menos um sensor for desligado um alarme deve ser disparado. O alarme é uma saída digital que alterna o estado quando ativada. Se desativada permanece em 0. O alarme deve ter um uma saída indicando se está em operação ou não. Uma entrada adicional habilita o funcionamento do alarme (pode ser usada para desligar o alarme). Para maior flexibilidade, cada sensor pode ser desabilitado individualmente através de uma entrada digital associada a ele. Quando um sensor for violado uma saída digital deve indicar seu estado através do estado 1. Tão logo todos os sensores estejam desabilitados o alarme deixa de disparar.

28.2.5 Parte 2 - Fluxograma

29 AULA - Dia 21/05/2014

29.1 Objetivo

Desenvolver o miniprojeto 5

30 AULA - Dia 28/05/2014

GREVE ÔNIBUS = Somente Fernda compareceu

30.1 Objetivo

Desenvolver o miniprojeto 5

32 Proposta de Esqueleto do MiniProjeto 5

Created

qui mai 22 2014

Processor

80C31

Compiler

ASEM-51 (Proteus)

====================================================================

$NOMOD51 $INCLUDE (8051.MCU)

====================================================================

DEFINITIONS

====================================================================

SS1 EQU P1.0 SS2 EQU P1.1 SS3 EQU P1.2 SS4 EQU P1.3 STATUS_ALARME EQU 00h

SAIDA_ALARME EQU P2.0

====================================================================

VARIABLES

====================================================================

====================================================================

RESET and INTERRUPT VECTORS

====================================================================

     ; Reset Vector
     org   0000h
     jmp   Start

====================================================================

CODE SEGMENT

====================================================================

     org   0100h

Start:

     ; Write your code here

clr STATUS_ALARME jb SS1, trata_sensor1 pt_s2: jb SS2, trata_sensor2 pt_s3: jb SS3, trata_sensor3 pt_s4: jb SS4, trata_sensor4

trata_status:

     jb STATUS_ALARME, trata_disparo 

clr SAIDA_ALARME jmp Start trata_disparo:

     cpl SAIDA_ALARME

jmp Start

trata_sensor1:

     setb STATUS_ALARME

jmp pt_s2 trata_sensor2:

     setb STATUS_ALARME

jmp pt_s3 trata_sensor3:

     setb STATUS_ALARME

jmp pt_s4 trata_sensor4:

     setb STATUS_ALARME

jmp trata_status

Loop:

     jmp Loop

====================================================================

     END

</syntaxhighlight>

http://www.win.tue.nl/~aeb/comp/8051/set8051.html

http://courses.cs.washington.edu/courses/cse466/01au/Lab/A251.pdf

33 AULA - Dia 29/05/2014

33.1 Objetivo

• discutir a memória do 8051
• apresentar o conceito de subprograma: instruções lcall e ret
• apresentar a instrução DJNZ direto:

34 AULA - Dia 4/06/2014

34.1 Objetivo

• Avaliar o miniprojeto 5
• Apresentar o miniprojeto 6

34.2 Conttinução da fundamentação teórica

Arquivo:ControleFluxo.pdf

34.3 Miniprojeto 7

• Acrescentar ao miniprojeto 6 as seguintes funções:
  • O alarme deverá tocar (piscar) 100 vezes;
  • Cada sensor e o disparo de alarme deverá ser tratado como subrotina (usar lcall -ret)
  • Ao ser habilitado o alarme deverá esperar 1 minuto antes de entrar em operação.

35.1 Objetivo

• Modos de Endereçamento no 8051
• uso de instrução cjne para elaborar loops

35.2 Material de Apoio

Media:Aula8-ModosEndereçamento-Exercícios.pdf

35.3 Exercício 1

Iniciar um bloco de memória RAM interna de 50h até 7fh com o valor E5h.

Solução:

       .

mov A,#0E5h mov R0,#50h inicio: mov @R0,A inc R0 cjne R0,#80h,inicio

loop: jmp loop </syntaxhighlight>

36 AULA - Dia 12/06/2014

36.1 Objetivo

• Avaliar Mini-projeto 7
• Começar Mini-Projeto 8: explorar a memória RAM interna, endereçamentos direto, indireto, imediato e por registrador.

36.2 Mini-Projeto 6

O diagrama em blocos para o mini-projeto 6 é apresentado a seguir:

O objetivo do projeto é construir um programa que permite entrar e visualizar dados da RAM interna desde 00F até FFH. As seguintes funcionalidades devem ser previstas:

1. Escrever dados em uma posição da RAM: O usuário entra com o endereço e com os dados, aciona o sinal de escrita (leva a 0) e habilita a operação (RET);
2. Ler dados: O usuário entra com o endereço a ser lido, aciona o sinal de leitura e habilita o sistema.
3. Escrever dados crescente: O usuário coloca um dado, habilita dados crescente e habilita o sistema (RET). O dado é escrito na posição 0 da Ram Interna e a partir deste endereço o programa escreve sequencialmente na memória (até FF) o dado incrementado de 1. Exemplo: Suponha que o dado foi 10. Na posição da memória 0 será escrito 10, na posição 1 será escrito 11 etc. Quando estourar em 255 o sistema começa em 0.
4. Escrever dados decrescente: similar ao anterior mas decrescente.

Observações:

(1) Colocar displays hexadecimais para visualizar os dados/endereços de entrada e saída.

(2) No caso de duas ou mais funcionalidades serem ativadas simultaneamente o sistema deve apresentar um "E" piscando no display de saída de dados.

37 AULA - Dia 18/06/2014

37.1 Objetivo

• Avaliar miniprojeto 6
• Continuar desenvolvimento mini-projeto 7

38 AULA - Dia 25/06/2014

38.1 Objetivo

• Avaliar o miniprojeto 9
• Apresentar o Miniprojeto 8 envolvendo operações aritméticas e lógicas

38.2 Descrição do Miniprojeto 8

Acrescentar ao miniprojeto 7 três funconalidades adicionais:

• Operação de soma com dois operandos na memória RAM interna. Os dois endereços são fornecidos pelos barramentos de entrada e ao selecionar a opção de soma é mostrado na saída a soma dos operandos.
• Operação de and lógico byte a byte com dois operandos da memória RAM interna;

OBS: mostrar o estado do FLAG CARRY

38.4 Referências

Arquivo:MIC-OperacoesArimeticas.pdf

41 AULA DIA 3/7/2014

41.1 Projeto de Recuperação

Implementar um dispositivo capaz de interagir com um usuário no sentido de receber dados na sua memória RAM interna entre 60H e 7FH e apresentar a soma aritmética, a operação AND, OR e XORL de todos os bytes da RAM entre dois endereços fornecidos pelo usuário. A soma aritmética deve ser um número de 13 bits, portanto, a saida deve usar 8 bits de uma porta mais 5 bits de outra porta.

42 AULA DIA 9/7/2014

• Desenho ilustrativo do projeto de recuperação