MIC-2013-1-CST Introdução aos Microcoprocessadores

DADOS GERAIS DA DISCIPLINA

• Professor: Eraldo Silveira e Silva (email: eraldo@ifsc.edu.br)
• Plano de Ensino 2013-1

Cronograma

AULA	DATA	Descriçao
1	2/4/2013
2	9/4/2013

AULA 1 - Dia 22/04/2013

OBS: aula improvisada pelo fato de ter sido repassada na última sexta.

Objetivos

• apresentar os objetivos da disciplina
• 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

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.

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.,

Diagrama de Tempo - Acesso para escrita

AULA 2

Objetivos

• apresentar, através de um exercício, um sistema hipotético de microprocessamento;
• desenvolver a noção do que é a linguagem de máquina e do que é linguagem assembly;

Sistema de microprocessamento hipotético

Seja um sistema hipotético de processamento com os seguintes componentes:

Uma CPU contendo:

• Unidade de Controle;
• Unidade Lógica e Aritmética;
• Registradores:
  • Registrador de Instrução (IR) de palavra de 6 bits: Armazena a instrução que será executada pela CPU;
  • Contador de Programa (PC) de palavra de 4 bits: Armazena o endereço da próxima instrução a ser executada;
  • Registrador A e Registrador B, ambos de 6 bits: Registros temporários para transferência de dados da memória e operações de lógica e aritmética.
• Barramentos:
  • Barramento de Dados - 6 bits : D5, D4, D3, D2, D1, D0.
  • Barramento de Endereço - 4 bits : A3, A2, A1, A0.
  • Barramento de Controle:
    • WR - Escrever RAM (memória de dados);
    • RD - Ler RAM (memória de dados);
    • PSEN - Ler ROM (memória de programa)
• Memória externa de Dados: 16 posições de 6 bits;
• Memória externa de Programa: 16 posições de 6 bits;

\section{Conjunto de Intruções do Sistema Hipotético}

\begin{table}[h] \caption{Conjunto de Intruções} \begin{tabular} {|p{1.5cm}|c|p{10cm}|l|} \hline % Código & tam & Descrição & Mnemônico\\ \hline % 00\small{XXXX} & 1 & Ler endereço \small{XXXX} da memória de dados para acumulador A. & MOV A,direto \\ 01\small{XXXX} & 1 & Escrever no endereço \small{XXXX} da memória de dados o valor do acumulador A. & MOV direto,A \\ 100000 & 1 & Somar acumulador A com registrador B e colocar resultado em A. & ADD A,B \\ 100001 & 1 & Decrementar acumulador A. & DEC A \\ 100010 & 1 & Mover o conteúdo do acumulador A para o registrador B. & MOV B,A \\ 100011 & 1 & Subtrair o valor do registrador B do acumulador A e colocar resultado em A & SUBB A,B \\ 100100 & 1 & Parar o microprocessador & HALT \\ 100101 \small{YYYYYY} & 2 & Mover o dado imediato \small{YYYYYY} (armazenado na memória de programa) para o acumulador A & MOV A,\#dado6 \\ 11\small{XXXX} & 1 & Saltar (JUMP) para o endereço \small{XXXX} da memória de programa se acumulador A for diferente de 0. & JNZ direto \\ \hline % \end{tabular} \end{table}

\section{Executando um programa}

Considere a memoria de programa com o seguinte código:

\begin{table}[h] \caption{Conteúdo da Memória de Programa} \begin{tabular} {|c|c|p{8cm}|l|} \hline % Endereço & Conteúdo & Descrição & Mnemônico\\ \hline % 0H & 000001 & Movimenta conteúdo lido da posição 0001 da memória de dados para o registrador A & MOV A,1H \\ 1H & 100010 & Move o conteúdo do registrador A para o registrador B & MOV B,A \\ 2H & 000010 & Movimenta conteúdo lido da posição 0010 da memória de dados para o registrador A & MOV A,2H \\ 3H & 100011 & Subtrair o valor do registrador B do acumulador A e colocar resultado em A. & SUBB A,B \\ 4H &110011 & Saltar (JUMP) para o endereço 0011 da memória de programa se acumulador A for diferente de 0. & JNZ 3H\\ 5H & 010000 & Escrever no endereço 0000 da memória de dados o valor do acumulador A. & MOV 0H,A\\ 6H & 100100 & Parar o microprocessador & HALT \\ \hline % \end{tabular} \end{table}

Preencha a taebela conforme a execução do programa:

\begin{table}[h] \caption{Conteúdo dos principais registros a cada passo do programa exemplo} \begin{tabular} {|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline % passo & IR & A & B & PC & RAM 0000 & RAM 0001 & RAM 0010 & RAM 0011\\ \hline % 0 & 000000 & 000000 & 000000 & 0000 & 000111 & 000001 & 000011 & 000010\\ \hline % 1&&&&&&&&\\ \hline % 2&&&&&&&&\\ \hline % 3&&&&&&&&\\ \hline % 4&&&&&&&&\\ \hline % 5&&&&&&&&\\ \hline % 6&&&&&&&&\\ \hline % 7&&&&&&&&\\ \hline % 8&&&&&&&&\\ \hline % 9&&&&&&&&\\ \hline % 10&&&&&&&&\\ \hline % 11&&&&&&&&\\ \hline % 12&&&&&&&&\\ \hline %

As condições de ``reset do sistem são as seguintes: Registros A, B, PC e IR são zerados.

A CPU executará eternamente a sequência:\textbf{ ciclo de busca} e \textbf{ciclo de execução de instrução}. O ciclo de busca consiste basicamente em: \begin{enumerate}

\item Colocar o endereço do PC no Barramento de Endereços;
\item Enviar o controle de leitura $\overline{PSEN}$ para Memória de Programa;
\item Ler a instrução do Barramento de Dados através da aplicação de
um comando de escrita no Registrador de Instrução (IR);
\item Incrementar o PC em função do número de palavras da instrução.

\end{enumerate}

O ciclo de execução é basicamente a decoficação da instrução que está no Registrador de Instrução (IR), atualizando os registros ou dados da memória, dependendo da instrução em questão.

AULA 5

Objetivos

Os alunoss deverão ser capazes de:

• enumerar as principais característcias do microcontrolador 8051;
• desenvolver pequenos programas de movimentação de dados entre registradores,memória de código, memória interna e memória externa;

Material de Aula

Arquitetura8051

Apostila Prof.Branco

AULA 6 - Dia 13/05/2013

Simulador MCU8051IDE

Ver detalhes do simulador MCU8051IDE aqui.

Exercícios no simulador

1. Implementar um código para copiar o bloco de memória de 40h-4Fh para 60-6Fh usando movimentação indireta. Usar R0 e R1 e também a instrução incrementa Rn (INC R0 e INC R1).

AULA 7 - Dia 14/05/2013

Instruções de Movimentação Externa de Dados

Intsruções úteis:

  movx A,@dptr
  movx @dptr,A
  inc dptr
  mov dptr,#imediato

</syntaxhighlight>

Exemplo:

Exercícios

1. Colocar a mensagem "ALO" nas posições de memória externa de dados 0670h,0671h e 0672h.
   
2. Copiar o bloco de memória externa de dados das posições 1800h-1804h para as posições de memória externa 0000h-0004h.

1.Implementar uma função da forma:

void plotar_fig(int margem, int lado, int meio, char car1, char car2, char c3)

Exemplo de uso:

 plotar_fig(6,5,3,'A','B','X')

A figura deverá ser desenhada da forma (onde aparece 'b' é espaço em branco:

bbbbbbA bbbbbbAA bbbbbbAAA bbbbbbAAAA bbbbbbAAAAA XXXXXXXXXXX bbbbbbBBBBB bbbbbbBBBB bbbbbbBBB bbbbbbBB bbbbbbB

1.Implementar um programa correspondente a um jogo da seguinte forma: Inicialmente o programa mostra para o usuário a seguinte sequência

0 1 2 3 4 5 6 7

O programa sorteia 2 posições onde serão colocados dois diamantes. Exemplo: posições dos números 2 e 7. O programa pede então para o usuário entrar com números até coletar os dois diamantes. A cada jogada os números devem ser atualizados conforme a jogada. Por exemplo, na primeira tentativa, supondo os diamantes em 3 e 7, se o usuário teclar 4, deve aparecer:

0 1 2 3 X 5 6 7

Na segunda tentativa, se o usuário colocar 3 (onde está o diamante), deve aparecer:

0 1 2 D X 5 6 7

No final, deve ser mostrado o número de tentativas (de X).

SUGESTÃO: criar uma variável para cada posição (var0, var1 etc). Inicialmente a var0 é igual a 0, a var1 igual a 1 etc. Criar duas variáveis que contém o sorteio. O sorteio deve ser realizado antes.

3.Implementar uma função que calcula a área de um retângulo (float) dado a base e a altura. O programa principal deve ler pelo teclado a base e a altura referente a dois triângulos. Uma mensagem deve ser dada se a área do primeiro triângulo é menor, maior ou igual ao segundo.

4.Implementar um programna para calcular y dado x, onde $y=frac{1}{x}$