SEL-614 MICROPROCESSADORES E

APLICAES

Prof: Adilson Gonzaga

Microprocessador

Circuito integrado (chip) capaz de executar instrues.

HISTRICO

1971Intel Corporation lanou no mercado o microprocessador 4004(3.000 transistores )

O microprocessador um dispositivo lgico programvel em um nico

chip de silcio, concebido sob a tecnologia VLSI (circuito integrado em

alta escala).

Microprocessador

HISTRICO

alta escala).

Age sob o controle de um programa armazenado em memria,

executando operaes aritmticas, lgica booleana, tomadas de deciso,

alm de entrada e sada de dados, permitindo a comunicao com outros

dispositivos perifricos.

Unidades bsicas de um Microprocessador:

Unidade Lgica Aritmtica (ULA) - responsvel pela realizao das

operaes lgicas e aritmticas.

Microprocessador: parte principal de um microcomputador

executa instrues

Unidade de Controle (UC) - responsvel pela decodificao e execuo das

instrues, fornecendo os sinais de temporizao adequados para as

diversas partes do processador e do prprio computador.

Registradores - armazenamento da Informao Binria (dados, endereos

e instrues).

Memria de armazenamento de

programa (no

Unidade lgica e Aritmtica (ULA)

Unidade Central de Processamento

(CPU-Microprocessador)

Unidade de Memria

Unidade de Entrada e

Sada(IO)

ARQUITETURA DE MICROCOMPUTADORES

programa (no voltil)

Registradores

Unidade de Controle (UC)

Memria de armazenamento de

dados (voltil)

Entrada de Informao

Sada de Informaes

MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES

Microcomputador: computador digital com velocidade erecursos limitados, e tipicamente constitudo por:

unidade central de processamento CPU;

memria;

circuitos de entrada e sada. circuitos de entrada e sada.

Suas aplicaes so tambm limitadas quando comparadass de um computador de maior porte.

MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES

Microprocessador: geralmente implementado em um nicocomponente.

unidade central de processamento CPU;

Mquina seqencial de uso geral, cujo comportamento no tempo determinado por um programa externo colocado em memria.

Associado a CIs perifricos, ele pode gerar:

microcomputadores de uso geral

microcomputadores e controles lgicos de uso especficos

MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES

Microcontroladores: possuem em um nico componente:

a unidade central de processamento

memria (ROM e RAM);

perifricos dedicados (serial, paralela, timer, etc...).

1976 - 1o microcontrolador Intel 80481980 Intel 8051

Os microcontroladores apresentam:

menor desempenho que os microprocessadores,

custo muito baixo (alguns dlares tipicamente),

destinados a aplicaes onde as dimenses, custo, tamanho e

consumo do produto so muito importantes.

perifricos dedicados (serial, paralela, timer, etc...).

O 8051 membro da famlia MCS-51, e constitui o ncleo de todos os dispositivos MCS-51

um sistema de um chip nico, que alm do microprocessador de 8 bits pode conter: bits pode conter:

. Memria de Programa e Memria de Dados

. Portas de I/O

. Comunicao Serial

. Contadores/ Timers

. Lgica para Controle de Interrupo

. etc 0

Configurao dos pinos do 8051

VSS VCC RST

P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0

PO RT0

ENDEREOS (LOW)E

DADOS

XTAL1

XTAL2

ALE

EA

PSEN P1.7P1.6P1.5P1.4

POR

P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

RxD TxD INT0INT1T0T1WRRD

FUNESSECUNDRIAS

PORT3

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0

PORT2

ENDEREOS (HIGH)

P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0

RT1

Diagrama em Blocos do 8051

Organizao da memria da famlia MCS-51

Memrias de dados e de programas separadas.

FFFFH

EXTERNA

FFFFH

MEMRIA DE PROGRAMA MEMRIA DE DADOS

(Read/Write)(Read only)

EXTERNA

000000

FFH

INTERNA

EA=0

INTERNAEXTERNA

EA=1

0000

PSEN RD WR

SFR

RAM

Mapeamento de memria de programa externa

Mapeamento completo ( 64 Kb externo )

Memria de Programa

O endereamento feito com 8 bits

Chips com 128 bytes de RAM no possuem a rea I (Apenas Endereamento Indireto)

APENAS

ENDEREAMENTO

INDIRETO

APENAS

ENDEREAMENTO

DIRETO

(SFR)

ENDEREAMENTO

DIRETO E

128b

ALTO

128b

7FH

80H

FFH

80H

FFH

I D

Memria de Dados Interna (RAM Interna)

rea A: 128 bytes inferiores (00h a 7Fh) , acessveis por endereamento direto e

indireto (existe em toda a famlia MCS-51)

rea D : SFR (special function register) acessvel por endereamento direto (80h a

FFh) tambm existe em todos os membros da famlia MCS-51

rea I : 128 bytes superiores (80h a FFh acessvel somente por endereamento

indireto, s existe nos chips de 256 bytes de RAM interna (8032,8052,...)).

INDIRETOBAIXO

00H A

Exemplos:

a. Escrever 0AAh no endereo 80h da RAM Interna (rea D)

MOV 80h,#0AAh

Memria de Dados Interna (RAM Interna)

APENAS

ENDEREAMENTO

INDIRETO

APENAS

ENDEREAMENTO

DIRETO

(SFR)

ENDEREAMENTO

DIRETO E

128b

ALTO

128b

BAIXO

7FH

8H:

FFH

80H

FFH

I D

b. Escrever 0AAh no endereo 80h da RAM (rea I de um microcontrolador com 256 bytes de RAM interna)

MOV R0,#80h

MOV @R0,#0AAh

INDIRETOBAIXO

00H A

Acesso atravs de endereo de 16 bits espao de endereo de 64K

bytes

espao todo indiretamente enderevel pelo ponteiro de dados DPTR.

Memria de Dados Externa

Instrues :

MOVX A,@DPTRMOVX @DPTR,A

a. Armazenar 3Fh na posio 34CBh da memria externa :

Acesso atravs de endereo de 16 bits

Exemplo :

Memria de Dados Externa

MOV DPTR,#34CBhMOV A,#3FhMOVX @DPTR,a

b. Ler o contedo da posio 13F4h da memria externa :

MOV DPTR,#13F4hMOVX A,@DPTR

Programao de Microprocessadores

Microprocessadores so Mquinas de Estado Seqenciais Sncronasque operam mediante a que operam mediante a execuo de uma seqncia de cdigos binrios armazenados em memria.

As ordens ou comandos compreendidos por um determinado Microprocessador, so INSTRUESseqencialmente armazenadas na Memria.

Ao conjunto de Instrues compreendidos por um determinado Microprocessador d-se o nome de determinado Microprocessador d-se o nome de INSTRUCTION SET.

Cada Microprocessador tem seu prprio Instruction Set que em geral, diferente do Instruction Set de outro Microprocessador de fabricantes diferentes.

Uma seqncia de Instrues do Instruction Set, armazenadas na memria e que realiza alguma operao, recebe o nome de PROGRAMA.

Cada Instruo do Microprocessador um cdigo binrio formada em geral por um ou mais Bytes.

A cada cdigo binrio equivalente a uma Instruo est associado um Mnemnico para facilitar a compreenso da funo que a Instruo executa.

Ao conjunto de Instrues e seus Mnemnicos equivalentes d-se o nome de LINGUAGEM ASSEMBLY.

Fluxograma

Para a documentao lgica de um Programa em Assembly utiliza-se um Fluxograma ou Diagrama de Blocos.

Cada bloco do Fluxograma equivale a um sub-conjunto do Instruction Set do Microprocessador.

O Fluxograma uma forma de se implementar logicamente um programa, antes que o mesmo seja codificado na Linguagem Assembly do Microprocessador.

Fluxograma Linhas de Fluxo do Programa Mostram a seqncia de

execuo das Instrues.

Cada Bloco do Fluxograma possui apenas uma linha de Fluxo de Entrada e uma ou duas de

Bloco de Processo

Equivalem s Instrues que realizam alguma operao do tipo:- Movimento de Dados- Operao Aritmtica- Operao Lgica

Execute

de Entrada e uma ou duas de sada

Fluxograma

Bloco de Deciso

Equivale s Instrues que decidem sobre o Fluxo do

X = 0?

V

F

decidem sobre o Fluxo do Programa.

Se a funo dentro do bloco for Verdadeira(V) o programa continua abaixo, se for Falsa(F) o programa muda o fluxo.

Fluxograma

Processo Pr-definido

Equivale s Instrues que mandam executar uma Sub-rotina armazenada executar uma Sub-rotina armazenada em outro lugar da Memria.

Observe que quando a sub-rotina termina, o fluxo do programa continua normalmente.

Fluxograma

Incio

FIM

Bloco de Incio de Programa Bloco de Fim de Programa

FIM

O Bloco de Incio de Programa no equivale a uma Instruo especfica do Instruction SET.

O Bloco de FIM equivale a uma instruo que termina o Programa. chamado de FIM LGICO do Programa.

Exemplo de Fluxograma de um Programa de Microprocessador

Incio

Ler o dado da Memria

O programa ao lado deve Ler um Dado da memria, verificar se igual a zero. Se no for zero, da Memria

Dado = 0?

Parar

V

F

igual a zero. Se no for zero, continua em LOOP. Se for zero para o programa.

Codificao Assembly

Para Codificar um Programa escrito atravs de um Fluxograma, deve-se escolher o Microprocessador, ou seja, conhecer seu Conjunto de Instrues.

Os Microcontroladores da famlia MCS-51 sero os dispositivos a serem aplicados nesta disciplina.

Codificao Assembly do 8051 Instrues equivalentes ao Bloco de Processo

ADD A, RnSUBB A, direct

Instrues Aritmticas

Execute

ADD A, RnSUBB A, direct

INC A

DA A

DEC A

Codificao Assembly do 8051 Instrues equivalentes ao Bloco de Processo

Instrues Lgicas

ANL A, Rn ORL A, direct

Execute

ANL A, Rn ORL A, direct

XRL A, #data

CLR A CPL A

RL A SWAP A

Codificao Assembly do 8051 Instrues equivalentes ao Bloco de Processo

Instrues de Transferncia de Dados

MOV A, Rn MOVC A, @A+DPTR

Execute

MOV A, Rn

MOVX A,@DPTR

MOVC A, @A+DPTR

PUSH direct POP direct

XCH A, Rn

Codificao Assembly do 8051 Instrues equivalentes ao Bloco de Deciso

Instrues de Desvio

X = 0?

V

F

JZ rel JNZ rel

CJNE A, direct, rel

JC rel JNC rel

JB bit, rel JNB bit, rel

DJNZ Rn, rel

Codificao Assembly do 8051 Instrues equivalentes ao Bloco de Processo Pr-definido

LCALL addr16

Instrues de Sub-Rotina

ACALL addr11LCALL addr16 ACALL addr11

RET

RETI

Codificao Assembly do 8051 Instrues equivalentes a Mudana de Fluxo

Instrues de Saltos

LJMP addr16 AJMP addr11LJMP addr16 AJMP addr11

SJMP rel

JMP @A+DPTR

Modos de Endereamento do 8051

1. Endereamento Imediato

Opera sobre o dado localizado na prpria instruo

Identificado atravs do sinal #

Exemplo: ADD A,#30h

O dado 30h somado ao Registrador A

Modos de Endereamento do 8051

1. Endereamento Imediato

ADD A,#30h

Registrador A

00

Registrador A

ADD A,#30h

Registrador A

30h00 + 30h

Modos de Endereamento do 8051

00

Memria Registrador A Programa Operao

00 30+

ADD A,#30h

20 ADD A,#30h

Registrador A

30

30

Endereo

(hexa)

Contedo

(hexa)

Modos de Endereamento do 8051

2. Endereamento Direto

Opera sobre o dado cujo endereo est na instruo

Exemplo: ADD A,30h

O dado armazenado no endereo 30h somado ao Registrador A

Modos de Endereamento do 8051

2. Endereamento Direto

ADD A,30h

Registrador ARegistrador A

00

Contedo do Endereo 30h

20

ADD A,30h

2000 + 20

Registrador A

Modos de Endereamento do 8051

00

Memria Registrador A Programa Operao

00 20+

ADD A,30h

ADD A,30h

Registrador A

20

2030

Endereo

(hexa)

Contedo

(hexa)

Modos de Endereamento do 8051

3. Endereamento Indireto

Opera sobre o dado cujo endereo est armazenado em um Registrador apontado na instruo

Exemplo: ADD A,@R0

Identificado atravs do sinal @

O dado armazenado no endereo apontado pelo Registrador R0 somado ao Registrador A

Modos de Endereamento do 8051

3. Endereamento Indireto

ADD A,@R0

Registrador ARegistrador A

00

Contedo do Endereo 30h

20

ADD A,@R0

00 + 20

Registrador R0

30h20

Registrador A

Modos de Endereamento do 8051

00

Memria Registrador A Programa Operao

00 20+

ADD A,@R0

ADD A,@R0

Registrador A

20

2030

Endereo

(hexa)

Contedo

(hexa)

Registrador R0

30h

Exemplo de um Programa Assembly do 8051

Incio

Ler o dado da Memria

ORG 0

LOOP:

MOV A,30Hda Memria

Dado = 0?

Parar

V

F

MOV A,30H

CJNE A,#00,LOOP

AQUI: SJMP AQUI

Exemplo de um Programa Assembly do 8051

ORG 0

LOOP: MOV A,30H

CJNE A,#00,LOOP

AQUI: SJMP AQUI

Mnemnicos (Programa Assembly)

COMPILADOR

AQUI: SJMP AQUI

Cdigo Compilado (Opcode)

Exemplo de um Programa Assembly do 8051

Memria de Programa

E5

30

00

01 30

B4

00

FB

80

01

02

03

04

05

Endereo Contedo

06 FE