Microcontroladores Aula 1

Olá, como o prometido, irei neste artigo relatar algumas das principais características dos microcontroladores, usando como exemplo os da família PIC, e irei falar um pouco das principais diferenças entre os microcontroladores e os microprocessadores.
Me referirei a microcontroladores como µC e a microprocessadores como µP.
Quero lembrar que aqui irei descrever de maneira sucinta, e para maiores detalhes recomendo a seguinte leitura:
Microcontroladores PIC-Técnicas Avançadas, que explica de maneira bem didática como é o hardware dos µC PIC, e ensina a programar em Assembly (MPASM), que é a linguagem padrão dos µC da família PIC.

Microprocessadores:

Um µP é basicamente constituido por três  blocos funcionais:

Registradores e Contadores;

Unidade Lógica e Aritmética (ULA);

Unidade de Controle e Sincronização.

Registradores e Contadores:
São utilizados para o armazenamento temporário dos bits dentro do µP.

Unidade Lógica e Aritmética (ULA):
Realiza operações lógicas e aritméticas com os bits armazenados nos registradores.

Unidade de Controle e Sincronização (UCS):
O µP opera a partir de um trem de pulsos chamado clock (relógio em inglês), que coordena a execução de tarefas.Podemos fazer uma analogia com um semáforo que fecha uma via e abre outra evitando acidentes, o clock é coordenando pela UCS, fazendo com que as tarefas exercidas pelo µP sejam feitas de forma sincronizada, sem gerar conflitos entre operações.

Microcontroladores:

Os µC possuem em um único chip, uma larga integração entre diversos componentes, pois além de ter seu próprio processador interno, os µC possuem memória, que são dividas em dois tipos:

Dados;

Programa.

A memória de Dados têm a tarefa de armazenar os registradores de uso geral (GPRs) criados pelo programador e os literais.É nela que guardamos as variaveis e seus respectivos valores que criamos em nossos programadores como:

int8 x; // Cria variavel  de 8bits x

x=10; // O valor de x (10) é guardado na memória de dados

Já a memória de Programa, fica encarregada de guardar a sequência de comandos que operarão o uC, ou seja é nesta memória em que guardaremos aquele nosso programa compilado e transformando em .HEX que contêm todas as instruções a serem tomadas pelo µC em linguagem de máquina (01011010...).

Além da memória, os µC possuem os mais diversos periféricos, que vão tornando-se mais sofisticados de acordo com a familia do PIC usado (10F,12F,16F,18F...).

Entre os periféricos do PIC podemos citar os Timers,  ADC,  PWM, Interrupções...
Explicar o funcionamento destes periféricos foge do escopo deste artigo, sendo que os explicarei futuramente.

Microcontroladores PIC

Os µC PIC, são os microcontroladores da Microchip, e são os mais usados atualmente, tanto por engenheiros quanto por hobbystas, o PIC é constituido a partir da arquitetura Harvard, onde a CPU é interligada com a memória de dados (RAM) e a de programa (EEPROM) por um barramento especifico, isso proporciona maior velocidade na execução das tarefas.

Outra caracteristica do PIC, é o seu set reduzido de instruções (RISC), isso além de melhorar a optimização do µC pois libera mais espaço em memória já que são menos comandos para armazenar, além de apresentar maior facilidade para memorização de comandos, por outro lado exige mais da criatividade do programador, pois este terá menos comandos disponiveis.

Por fim falaremos do Pipeline, que também aumenta a velocidade na execução do firmware.O PIC trabalha a partir de um trem de pulsos (clock) este clock pode ser gerado internamente ou por um cristal oscilador, para exemplificar usaremos um cristal oscilador de 4MHz de frequência, ao injetar este sinal no PIC ele o divide internamente  por 4 gerando quatro fases (Q1 Q2 Q3 Q4)  cada uma com 1MHz, a maioria das instruções no PIC leva um ciclo de máquina para ser realizada com exeção das instruções GOTO e CALL que levão dois, com o clock divido em quatro fases, quando o PIC executa uma instrução por exemplo em Q2 a outra já está sendo buscada em Q1, isso como vocês podem ver aumenta consideravelmente o desempenho do µC.

Antes de aventurar-se no mundo dos µC aconselho vocês a lerem sobre circuitos digitais, pois estes são a base para os µC sejam eles PIC, AVR, ARM...
Se tudo correr bem, em breve pretendo formular um pequeno resumo sobre eletrônica digital.

Espero que com esta breve descrição, você tenha familiarizado-se mais com o mundo dos µC.

Qualquer dúvida entrem em contato comigo, através de:
rafaelvarago@yahoo.com.br.

Obrigado pela atenção,
Até a próxima.