Microcontroladores
Sistemas Digitais Microprocessados
(SDM)
AULA 1
Profa. Ana T. Y. Watanabe
[email protected]
“O temor do Senhor é o princípio do conhecimento, mas os
insensatos desprezam a sabedoria e a disciplina.” Provérbios
1:7
1. INTRODUÇÃO
1.1. Definições
1.2. Aplicações
1.3. Evolução dos Sistemas Embarcados
1.4. Processadores Sinais Digitais (DSP)/
Controladores de Sinais Digitais (DSC)
1.5. Arquitetura dos Sistemas Embarcados
1.6. Principais fabricantes
1. 1 Definições
Microprocessador (MPU)  Incorpora num único CI LSI (100 a
999 portas) às funções da CPU. Processamento complexo, alto
custo. Ex.: Microcomputadores, aparelhos eletrônicos em geral.
Microcomputador  Membro da família de computadores que
consiste de um CI de microprocessador, CIs de memória, e CIs
de interfaces de I/O.
Microcontrolador (µC, uC or MCU)  CPU + memória + vários
periféricos em um único CI, usado para controle.
Microcontrolador Embarcado/Dedicado  Microcontrolador que
está embutido em um produto comercial que pode ser um
dispositivo ou sistema específico.
1. 1 Definições – cont.
Sistema Embarcado/Embutido
É um sistema
microprocessado no qual o computador é completamente
encapsulado ou dedicado ao dispositivo ou sistema
específico que ele controla. Diferente de computadores de
propósito geral, como o computador pessoal, um sistema
embarcado realiza um conjunto de tarefas predefinidas,
geralmente com requisitos específicos.
Ex.: celulares, controle automotivo, eletrodomésticos, etc.
1. 1 Definições – cont.
Apollo Guidance Computer (AGC)
Foi o primeiro sistema embarcado da história, desenvolvido pelo
MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) no início dos anos
60 para equipar as naves do Projeto Apollo.
Permitia aos pilotos fornecerem e receberem informações de voo,
além de controlar automaticamente todas as funções de
navegação da nave.
1.2. Aplicações
Grande Expansão:  aut. residencial, aut. industrial, indústria
automotiva e de telecomunicações.
Exemplos: Todos os automóveis modernos contêm ao menos
um microcontrolador (até 6 ou 7): o motor, controle de
velocidade, freios antitravamento. Câmeras digitais, telefones
celulares, filmadoras, impressoras a laser, telefones que
possuem identificador de chamadas, memória para 20
números, etc., além de refrigeradores, lava-louças, lavadoras
de roupas e secadoras (os que possuem visores e teclados).
Basicamente, qualquer produto ou dispositivo que interaja
com o usuário possui um microcontrolador interno.
1.2. Aplicações
Fatores Motivadores  criar produtos com diferenciação,
permitindo a inclusão de melhorias de segurança e de
funcionalidade.
Imposições de mercado  alguns mercados impõem os
sistemas dedicados como um pré-requisito tecnológico.
1.3. Evolução dos sistemas embarcados
1a geração:
- hardware primitivo (memória e processamento limitados)
- interface precária com o usuário (leds e displays 7seg)
- sem comunicação com outros sistemas
2a geração:
- hardware mais eficiente (memória e velocidade)
- interface mais amigável (displays de cristal líquido, outros)
- comunicação via interface serial
- software é o diferencial (mais funcionalidades, melhor IHM)
1.3. Evolução dos sistemas embarcados–
cont.
3a geração (ainda emergindo):
- incorpora as características de H&S dos desktops atuais
- 32 bits ou mais, alta capacidade de memória
- interface com redes heterogêneas, DSP (Digital Signal
Processor – sinais de video e áudio, etc.).
1.4. Processadores Sinais Digitais
(DSP)
Diferem dos microprocessadores na arquitetura de hardware,
software e no conjunto de instruções, o qual é otimizado para o
tratamento digital de sinais.
São empregados em aplicações que exigem processamento de
sinais em tempo real, tais como: áudio, imagem, temperatura,
intensidade luminosa, pressão, sinais biomédicos, etc.
São capazes de realizar operações MAC (Multiplica e ACumula
em um único ciclo de instrução), permitindo o processamento
em tempo real.
1.4. Processadores Sinais Digitais
(DSP)
Composição (usual):
- multiplicador por hardware;
- pipeline sofisticado;
- arquitetura Harvard;
Características (gerais):
- arquitetura dedicada ao processamento de sinais em
tempo real;
- altas taxas de processamento (execução em um ciclo);
Alcance:
- em expansão (automação, telecomunicações, áudio,
imagem, etc).
1.4. Controladores de Sinais Digitais
(DSCs)
O hardware de um DSC implementa um DSP, além de outros
dispositivos periféricos.
São designados para aplicações de áudio e controle de
movimentos (motores, encoders, etc.), em particular, aquelas
aplicações as quais os microcontroladores não são capazes de
atender.
Possuem tamanho, custo e periféricos internos tais como os
microcontroladores, aliado à capacidade de operação MAC dos
DSPs.
1.5. Arquitetura de Sistemas Embarcados
Von Neumann:
- execução seqüencial de instruções
- barramento único para instrução e dados
Harvard:
- maior paralelismo
- barramentos separados para instrução e dados
CISC (Complex Instruction Set) x RISC (Reduced Instruction
Set Computer):
- o resultado final depende da aplicação
- muitos processadores combinam as duas tecnologias
1.6. Principais fabricantes
Microcontroladores:
- Intel, Motorola (Freescale), MicroChip, Atmel, National,
Texas, Zilog, ST, Sharp
DSPs:
- Texas, Motorola, Analog Device
DSCs:
- Texas, Motorola( Freescale), MicroChip