Proposta de conteúdos para o programa de uma disciplina de
"Projeto de Sistemas com Microprocessadores"
Noções básicas de arquitetura (comparativo)
• von Neuman x Harvard, RISC x CISC
• microprocessador x microcomputador x microcontrolador x DSP
• CPU, registradores, barramentos de dados e endereços, tipos de memória, espaço de memória x espaço de E/S,
E/S mapeada na memória, DMA
• Periféricos típicos (timers c/ saídas de comparação e entradas de captura, conversores A/D, portas de E/S
digitais, portas seriais, controlador de interrupções, controlador de DMA, ...)
Software básico
• monitores, executivos, kernels, ...
• sistemas operacionais mono- x multi-tarefas (dos, windows, linux, ...)
• sistemas operacionais de tempo real (rtlinux, ...)
Programação assembly (comparativo)
• tipos de instruções
• formas de endereçamento
• fluxo de programa e interrupções
• ferramentas de desenvolvimento (assembler, linker, debugger, ...)
• mapas de memória
Noções básicas de programação C de baixo nível
• integração C x assembly (compartilhamento de símbolos, instruções inline, pasagem de parâmetros, ...)
• acesso à memória e periféricos
Estudo de caso: controle em tempo real
• seleção do microprocessador pelo desempenho (número de operações por intervalo de amostragem x MIPS ou
MFLOPS, latência de interrupção, atrasos de E/S, wait states, ...)
• medição do desempenho ("benchmarks": Dhrystone, Whetstone, SPEC_int, SPEC_float, MIPS, MFLOPS, ...)
• arimética de ponto flutuante x ponto fixo (inteira): necessidade, formas de representação de ponto fixo,
operações, ...
• opções de implementação: microcontrolador c/ monitor, PC (windows VxD, rtlinux)
• tempo real no PC: VxD no windows (ring0, ring3, DDK, comunicação entre processos via API, ...), módulo de
kernel no rtlinux (rtfifo, ...)
Homepage do curso: http://www.dee.ufrj.br/microproc
Bibliografia:
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Kenneth Hintz, Daniel Tabak, "Microcontrollers : architecture, implementation,and programming",
McGraw Hill, 1992, ISBN 0-07-028977-8 (disponível na Biblioteca do Bloco H - No. Sistema: 0505743).
Hoang Le-Huy, “Microprocessors and digital ICs for motion control”, Proceedings of the IEEE , Volume: 82
Issue: 8 , Aug. 1994 Page(s): 1140 –1163.
Hoang Le-Huy, "Microprocessors and Digital ICs for Control of Power Electronics and Drives" (Cap. 10 de
"Power Electronics and Variable Frequency Drives", IEEE Press, B.K. Bose) ISBN 0-7803-1084-5.
Mendonça, P. R. França e R. Zelenovsky, "Hardware: Programação Virtual de I/O e Interrupções", MZ Editora,
ISBN 85-87385-05-4.
R. Zelenovsky e A. Mendonça, "PC: um Guia Prático de Hardware e Interfaceamento", ISBN 85-87385-01-1.
Mathworks, Manual do fixed point blockset do matlab,
URL: http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/fixpoint/fixpoint_tocframe.shtml
ou http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/pdf_doc/fixpoint/fp_blks.pdf
Ted Van Sickle, "Programming microcontrollers in C", LLH Technology Publishing, ISBN 1-87807-57-4.
Michael Barr, “Programming Embedded Systems in C and C++”, ISBN 1-56592-354-5.
Temas para trabalhos práticos (para avaliação):
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inicialização (boot) + interface serial no padrão RS-485
controle realimentado de corrente numa carga RL com PWM
detector de seqüência positiva (PLL) em software
medição de potência com PWM
interfaceamento de sensor de posição/velocidade do tipo resolver ou encoder incremental
comunicação serial + PWM em software (p.ex. com PIC de 8 pinos)
PWM por DMA
instalação e configuração de um “cross-compiler”
Exercícios práticos:
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comunicação serial (RS-232) entre kit de desenvolvimento e PC
varredura de teclado através de E/S digital paralela
medição do tempo de execução de um trecho de programa usando E/S digital
uso de interface gráfica para visualização em tempo real de leituras da interface A/D