MIC-2014-1-CST Introdução aos Microcoprocessadores

De MediaWiki do Campus São José
Revisão de 09h32min de 25 de junho de 2014 por 200.135.37.126 (discussão) (AULA - Dia 25/06/2014)
Ir para: navegação, pesquisa

Índice

DADOS GERAIS DA DISCIPLINA

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

Avaliação

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

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

Aula 1- Dia 12/2/2014

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

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.
DiagramaBlocosMemorias.jpg

ou

DiagramaBlocosMemorias2.jpg

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

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

DiagramaTempoAcessoEscrita.jpg

Aula 2- Dia 13/2/2014

  • continuação da aula anterior.

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

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.

Aula 4- Dia 26/2/2014

Objetivos

  • AValiação do Projeto 1:

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

Aula 5 - Dia 6/3/2014

Objetivos

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

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

Fundamentação Teórica

Decodificadores

Tutorial 74LS139

Usando decodificadores para exppandir sistemas de memória

Nota 1

Nota 2


AULA 5 - Dia 12/3/2014

AULA 6 - Dia 13/3/2014

Desenvolvimento do projeto de expansão de memória.


AULA 7 - Dia 20/3/2014

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


AULA 8 - Dia 26/3/2014

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.

O funcionamento do LATCH 373

Datasheet do 74LS373

Link para o esqueleto do projeto

Baixar o arquivo de projeto [1]

Link para tutorial Spice/Proteus

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

AULA 9 - Dia 27/3/2014

  • Desenvolvimento e apresentação do mini-projeto 3

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

AULA 10 - Dia 2/4/2014

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

AULA 11 - Dia 3/4/2014

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

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.

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.

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

Data sheet do 74LS283

Data sheet do 74LS241

Parte 2 - Construção do circuito em sub-sheet

O seguinte sistema foi implementado:

Somador

MemoriaRegistrador

AULA 12 - Dia 9/4/2014

Parte 3 - Inclusão do circuito no mini-projeto 3

Parte 4 - Desenvolvimento do sistema completo

AULA 13 - Dia 16/04/2014

Arquivo parcial de projeto [2]

AULA 14 - Dia 23/04/2014

Objetivos

  • Apresentar o princípio de funcionamento de um sistema microprocessado

Material

Aula de Introdução

AULA 15 - Dia 24/04/2014

Continuação: Princípio de funcionamento de um istema microprocessado.

AULA 16 - Dia 30/04/2014

Objetivos

  • apresentação do miniprojeto 3
  • apresentação do miniprojeto 4

Miniprojeto 4

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

Fernanda:


Renato:


Evander:


Antônio:


Alfredo:


Giovana:


Vinícius:


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

AULA - Dia 8/05/2014

AULA - Dia 9/05/2014

AULA - Dia 14/05/2014

Defesa do Mini Projeto 4

Giovana - B

Antônio - D

Renato - B

Alfredo - B

Fernanda - C

Evander - B

Vinícius - B

AULA - Dia 15/05/2014

Objetivos

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

MiniProjeto 5

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.

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>

Referencias

Manual do Assembly Lista de Instruções

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>

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.

Parte 1 - Mapeamento de Entradas e Saídas

Parte 2 - Fluxograma

AULA - Dia 21/05/2014

Objetivo

Desenvolver o miniprojeto 5

AULA - Dia 28/05/2014

GREVE ÔNIBUS = Somente Fernda compareceu

Objetivo

Desenvolver o miniprojeto 5


Acesso por bits

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

AULA - Dia 29/05/2014

Objetivo

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


AULA - Dia 4/06/2014

Objetivo

  • Avaliar o miniprojeto 5
  • Apresentar o miniprojeto 6

Conttinução da fundamentação teórica

Arquivo:ControleFluxo.pdf

Miniprojeto 6

  • 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.

Material de Apoio

AULA - Dia 11/06/2014

Objetivo

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

Material de Apoio

Media:Aula8-ModosEndereçamento-Exercícios.pdf



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>

AULA - Dia 12/06/2014

Objetivo

  • Avaliar Mini-projeto 5
  • Começar Mini-Projeto 6: explorar a memória RAM interna, endereçamentos direto, indireto, imediato e por registrador.

Mini-Projeto 6

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

MIC2014-Eraldo-Mini-Projeto6.jpg

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.

AULA - Dia 18/06/2014

Objetivo

  • Avaliar miniprojeto 6
  • Continuar desenvolvimento mini-projeto 7


AULA - Dia 25/06/2014

Objetivo

  • Avaliar o miniprojeto 7
  • Apresentar o Miniprojeto 8 envolvendo operações aritméticas e lógicas

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 e ao selecionar aopç~ao

de sima é mostrado na saída a soma.

  • Operação de and lógico byte a byte com dois operandos da memória RAM interna
  • Operação de subtração entre dois operandos da memória

OBS: mostrar o estado do FLAG CARRY

Rascunho do Quadro

MIC2014-Eraldo-Quadro25-06-2014.jpg

Referências

Arquivo:MIC-OperacoesArimeticas.pdf