aula 1

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Prof. Henrique Martins

SistemasMicrocontrolados

Encontro - 1

Dr. Henrique Martins

1



Bibliografia Utilizada

Título: DVD Didático V2.4Autor: SEMPRA

Vídeos Didáticos Apostila Introdutória Instaladores Tutoriais

Códigos Exemplos Datasheets Entre Outros

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Bibliografia Complementar

Título: Microcontroladores PIC18 - Aprenda e Programe em Linguagem C

Autor: Alberto Noboru MiyadairaEditora Erica

Compilador C18 Como Proteger seu código TIMER SD CARD USB Conversor AD

RS-232, SPI e I2C EEPROM Externa Real Time Clock Módulo CCP Entre Outros

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DSPFPGAMicrocontroladorProcessadores

Embarcados

Microcomputadores PLCMainframes

Soluções - Sistemas Microprocessados





Embarcados




• Surgiram dispositivos eletrônicos com funcionalidades mais simples e específicas.

Seria interessante usar um processador de computador para

essas novas funcionalidades?

Microcontroladores

IMAGEM: iplay.com.br

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MicrocontroladorCPU• ULA• UC

Memória• SRAM• FLASH

Digital I/O,

Timer, PWM, CAD

Comunicação Externa• USB• USART• SPI• I2C• Paralela

Microcontrolador



• Preço:• Melhor relação custo/benefício entre processamento e valor investido;

• Fácil desenvolvimento:• Programação amigável• Várias linguagens disponíveis;

Por que utilizar um microcontrolador?



• Versatilidade:• Modificações, mudanças, correções e atualizações;• O mesmo chip atende a várias aplicações;

• Flexibilidade:• Facilidade no desenvolvimento do projeto;• Inovar e criar novos produtos;

Por que utilizar um microcontrolador?



Principais Fabricantes de Microontroladores



MICROCHIP

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MICROCHIP

• Os microcontroladores da microchip são baseados na tecnologia RISC.

• Projetados para aplicação de alto desempenho e baixo custo.

• Há mais de 200 tipos de microcontroladores.• Desde microcontroladores simples de 8 pinos até os

mais complexos com uma ampla faixa de memória e periféricos em até 100 pinos.

• Nova tendência de aplicações: USB, I2C, SPI,Ethernet, CapSense;

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Microcontrolador

IMAGEM: © Microchip – www.microchip.com



Microcontrolador



Arduino



Áreas de atuação“The use of microcontrollers has proliferated over the past two decades.Todays large scale integration technologies allow the integration of ”embedded controllers“ together with additional analog and digital electronics on asingle microchip.”

H. Kappert, R. Lerch, N. KordasFraunhofer IMS Annual Report 2003



Áreas de atuação“According to a new market report published by Transparency Market Research “Microcontrollers (MCU) Market by Product (8-bit, 16-bit, 32-bit) – Global Industry Analysis, Size, Share, Growth and Forecast, 2012 – 2018″, the demand for microcontrollers was 10.64 billion units in 2011, and is expected to reach over 29 billion units in 2018, growing at a CAGR of 16.0% from 2012 to 2018. In terms of revenue, the market was valued at USD 15.7 billion in 2011, and is expected to reach USD 28.49 billion in 2018, growing at a CAGR of 9.0% from 2012 to 2018.”

Albany, NY (PRWEB) August 01, 2013http://www.prweb.com/releases/2013/8/prweb10987999.htm



Estudo de caso: Medidor de Glicose



Estudo de caso: Medidor de pressão



Estudo de caso - Eletrocardiograma



The Internet of Things





Embarcados



Prof. Henrique Martins 27



Arquiteturas:Von Neumann: Harvard:

Arquitetura Interna28



Tamanho do Barramento de Dados

Arquitetura Interna• O PIC18F4550 utiliza arquitetura Harvard.

Número de bits da Arquitetura

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µProcessados Vs µControlados

• Maior poder de processamento;• Possui apenas a CPU (ULA e

UC) em seu chip;• Flexibilidade de programas;• Pinos com funcionalidade

específica;• Opção de consumo de energia

controla em algumas placas-mãe (Ex: Notebook)

• Menor poder de processamento;• Possui memória e periféricos em

um único chip (encapsulamento);• Programas desenvolvidos para

uma aplicação específica;• Pinos que compartilham funções;• Opções de consumo de energia

para atender diferentes aplicações;

MICROPROCESSADOR MICROCONTROLADOR

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Porquê PIC18F4550?

• Facilidade de encontrar

no comércio;• Custo acessível;• Facilidade de Gravação;• Atende aplicações: USB, I2C, SPI, RS232, PWM, A/D;• Projetos Exemplos no Google;• Listas de Discussão na Internet;

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Família PIC18

Tipo de Alimentação:- F : de 4,2 a 5,5V- LF: de 2,0 a 5,5V

Modelo

Faixa de temperatura suportada:- I é do tipo industrial (-40ºC a 85ºC)- E é do tipo estendido (-40ºC a 125ºC)

Tipo de Encapsulamento:- P = PDIP- SO = SOIC- PT = TQFP

Página 437Datasheet PIC18F4550 Rev. E

O que Significa PIC18F4550-I/P?

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Arquiteruta Havard de 8 bits!!! ( Memória de Dados acessada em palavras de 8 bits) Memória FLASH de 32KB (Memória de Instrução ou Memória de Programa) Memória SRAM de 2KB (Memória de Dados – acesso rápido) Memória EEPROM de 256 bytes (Mem. não volátil, armazenar dados – acesso lento) Pinos configuráveis como entradas ou saídas digitais: 35 Pinos configuráveis como canais de entradas analógicas: 13 (CAD – 10 bits) Módulo CCP (Capture/Compare/PWM) Porta de comunicação Paralela (SPP) Porta de comunicação Serial Síncrona (SSP) e Assíncrona (USART) Temporizadores (Timers): 4 Watchdog timer Múltiplas fontes de interrupção: 20 USB 2.0 (Full Speed – 12Mbps, Low Speed – 1,5Mbps)

Página 11Datasheet PIC18F4550 Rev. E

Características do PIC18F455033



Página 11Datasheet PIC18F4550 Rev .E

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Página 04 Datasheet PIC18F4550 Rev .E

Diagrama de PINOS do PIC18F4550

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Por exemplo:O Pino RB1 pode acumular funções.

Porta I/O DigitalEntrada AnalógicaInterrupção ExternaComunicação Serial

Funções Acumuladas nos Pinos36



Relação das Funções de cada Pino

Página 18 a 23Datasheet PIC18F4550 Rev. E

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Página 13Datasheet PIC18F4550 Rev .E

Pinos Agrupados PORTx:39



• Qual a diferença entre um firmware e um software?

Firmware x SoftwarePágina 72

Apostila E-P18

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Firmware Software Desenvolvido especificamente para um

determinado dispositivo eletrônico (Microcontrolador + circuito específico com os componentes ligados ao µC).

Desenvolvido para rodar em qualquer computador com o mesmo sistema operacional (Windows, Linux, OS e outros) independente da configuração do hardware.

Depende da estrutura externa ligada ao µC, uma vez mudada a estrutura deve mudar o firmware. Por exemplo: um programa desenvolvido para executar numa TV Toshiba não funciona numa TV LG.

Não depende de todos os dispositivos (placa de vídeo, som, modem) ligados no computador. Funciona apenas com a configuração mínima.

Exemplos de equipamentos que usam firmware: microondas, DVD player, TV, controle remoto, celular, vídeo-game, relógio digital e etc.

Exemplos de equipamentos que usam software: computadores pessoais, celulares modernos com sistema operacional embarcado (Windows Mobile, OS, Linux).

Firmware x Software42



Linguagens Alto Nível x Baixo Nível• C = (A + B)*2; LOAD A

LOAD B ADD DUP ADD STORE C

01001100 00000001

01001100 00000010

01001110 00000000

00001100 00000000

01001110 00000000

01110010 00000011

Linguagem C Linguagem ASM Linguagem de Máquina

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Ferramentas de Desenvolvimento• Para familiarizarmos com os softwares,

precisamos entender qual a utilidade dos mesmos!

• Os programas necessários no curso são:• MPLAB;• Compilador Microchip C18;• Software para Gravação.

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MPLAB

• É um ambiente IDE, distribuído

gratuitamente pela Microchip• Num único ambiente temos:

• Gerenciador de Projetos• Editor de Programa Fonte• Compilador• Simulador• Ferramentas de Debugger• Comunicação com gravadores Licenciados Microchip

Aba Tutoriais/MPLABDVD E-P18

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Ambiente de desenvolvimento MPLAB

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Compilador

• A maneira do ser humano delegar tarefas a um microcontrolador é através de um programa.

• Para fazer a tradução da “linguagem dos humanos” para a “linguagem do microcontrolador” é usado um programa, no nosso caso, um COMPILADOR.

Aba Tutoriais/C18DVD PICMinas18 v2.0

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Para eles se comunicarem corretamente é necessário um

TRADUTOR.

The boy is behind the door!

Está berrandode Dor?

BrasileiroAmericano

Porque um tradutor é importante?

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Porque um tradutor é importante?

Compilador

int main (void){ counter =1;...}

ComputadorHomem

E a comunicação homem-máquina?

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Código feito pelo usuárioArquivo main.c

Código na linguagem de máquinaArquivo contador .hex

Trabalho do Compilador

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Compilador C18 STUDENT EDITION• É fornecido como shareware pela Microchip.

• Após 60 dias sua avaliação expira. Você pode continuar usando, porém não faz a melhor otimização do código.

• A versão do compilador contida no DVD didático é a v3.40

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Gravador E-P18 via Bootloader USB-HID

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Resumindo

• MPLAB IDE• Cria e gerencia o nosso projeto

• Compilador C18• Tradução do código fonte para o arquivo .hex;

• Gravador SEMPRA• Transfere o arquivo .hex para a memória Flash

(memória de programa) do PIC18F4550.

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Instalação do DVD Didático

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Tour pelo DVD didático

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aula 1

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