01 Microcontroladores Arquitetura Básica

8/19/2019 01 Microcontroladores Arquitetura Básica

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Microprocessadores

Prof. Arthur Braga

Tópicosn Microcontroladores

n O PIC16F628A

¨ Características Gerais

¨ Memória de Programa

¨

Memória EEPROM¨ Memória RAM

n Endereçamento Direto

n Endereçamento Indireto

¨ Linguagem de Máquina e Linguagem Montadora


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Microcontroladores PICOs PIC (Peripheral Integrated Controler) são uma família de

microcontroladores fabricados pela Microchip TechnologyTM, que

processam dados de 8 e 16 bits com extensa variedade de modelos e

periféricos internos, com arquitetura Harvard e conjunto de instruções

RISC (sets de 35 instruções e de 76 instruções), com recursos de

programação por memória FLASH, EEPROM e OTP.

Os microcontroladores PIC são divididos em grupos diferenciados pela

capacidade de armazenamento em cada localidade de sua memória de

programa: 12 bits, 14 bits e 16 bits. As CPUs da família PIC trabalham em

frequências de até 40 MHz. Há o reconhecimento de interrupções tantoexternas como de periféricos internos. Funcionam com tensões de

alimentação de 2 a 6V e os modelos possuem encapsulamento de 6 a 100

pinos em diversos formatos (SOT23, DIP, SOIC, TQFP, etc).

Memória de Programa

Memória de Dados8-Bits

12/14/16-Bits

Harvard

Memória de Dados

e Programa

Von Neumann

8-Bits

Microcontroladores PIC

PIC

PIC 16F628A


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Microcontroladores PIC

Evolução da família

PIC

Microcontroladores PICPara as famílias de microcontroladores de 8 bits no barramento de dados,

a MICROCHIP adota as seguintes classificações:

• PIC 10: Linha de performance básica, dispositivos de baixo custo,

utilizam 33 instruções de 12 bits de tamanho, possuem oscilador

interno.

• PIC 12: Linha de performances básica e média, 33 instruções, quatro

opções podem ser selecionadas para o oscilador, maior memória RAM.

• PIC 14: Linha de performances básica, o único membro desta família

é o PIC14000, produzido para operar em um range de temperaturas

compatível com o ambiente industrial.

• PIC 16: Linha de performances básica e média, nos de performance

média as palavras de programa são de 14 bits, alguns membros

possuem USB, I2C, LCD, USART e conversores A/D.

• PIC 18: Topo de Linha, utilizam palavras de programa de 16 bits,

possuem conversor A/D integrado.


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PIC 16F628A

PIC 16F628A


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PIC 16F628A

Arquitetura

Interna do PIC16F628A

PIC 16F628A

Como funciona ?


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Contador de Programa - PCO contador de programa (PC – Program Counter) é o responsável pelo controle da

sequência de execução das instruções no PIC. O registrador aponta sempre para a

próxima instrução a ser executada pela CPU, desta forma, para alterar o fluxo do

programa, o conteúdo do PC deve ser alterado.

Nos PICs da série 16, o contador de programa possui largura de 13 bits, o que implica

dizer que é possível acessar até 213 ou 8.192 instruções.

EXEMPLO:

PCPCPCPC

PCPC

Contador de Programa - PCO contador de programa (PC – Program Counter) é o responsável pelo controle da

sequência de execução das instruções no PIC. O registrador aponta sempre para a

próxima instrução a ser executada pela CPU, desta forma, para alterar o fluxo do

programa, o conteúdo do PC deve ser alterado.

No entanto, ao contrário de outros MCUs e MPUs, nos PICs não é possível ao usuário

acessar diretamente o conteúdo do PC.

Nos PICs da série 16, o contador de programa possui largura de 13 bits, o que implica

dizer que é possível acessar até 213 ou 8.192 instruções.


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Contador de Programa - PC

Pilha (Stack)Outra estrutura encontrada no interior dos PICs é a pilha, cuja principal função é

armazenar endereços de retorno para sub-rotinas.

Nos PICs, a pilha não está localizada na área de memória RAM, mas em uma

região separada (inacessível diretamente ao usuário) que é dedicada apenas a ela.

O tamanho total dessa área é de oito posições (para os PICS de 14 bits), cada uma

com 13 bits de capacidade (porque cada posição precisa ter capacidade suficiente

para armazenar o valor do PC).

Não há instruções para manipular diretamente a pilha. Isto é feito indiretamente por

meio de instruções como CALL, RETURN, RETLW e RETFIE, além do evento de

interrupção (que podemos considerar como um CALL).


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Arquitetura

Interna do PIC

16F628A

PIC 16F628A

Registrador W


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Arquitetura

Interna do PIC

16F628A

PIC 16F628A

Arquitetura

Interna do PIC16F628A

PIC 16F628A

Como funciona ?


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Memórias no PIC

(Programa, EEPROM, RAM)


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Memória EEPROMO PIC16F628A possui 128 posições de memória EEPROM, com capacidade de

armazenamento de 1 byte em cada posição. A faixa de endereços usada para acesso a

essa memória é 00h – 7Fh.

Esta é uma memória não-volátil, o que significa que os dados continuam

armazenados em suas localidades mesmo sem alimentação.

O acesso a essa memória é feito por meio de alguns registradores especiais:

•EECON1

• EECON2

• EEDATA

• EEADR

Memória RAMA memória RAM é dividida em

quatro bancos, e é compartilhada

pelos Registradores de Propósito

Geral (GPRs) e pelos

Registradores com Finalidades

Específicas (SFRs).

Registradores de PropósitoGeral (GPRs) – são utilizados

para o armazenamento temporário

d e dad os e i nfor ma çõ es do

programa do usuário.

Registradores com Finalidades

Específicas (SFRs) – são

utilizados para controlar os

periféricos e dispositivos internos,

flags de estado do processador,

entre outras funções.


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Endereçamento

Direto

Utilização dos Registradores GPRO PIC implementa um conjunto de 128 registradores GPR (Registradores dePropósito Geral) na memória RAM disponível para o usuário. A utilizaçãodos registradores GPR ocorre da mesma forma que os registradores SFR,ou seja: podemos acessar um registrador tanto pelo seu nome definido noprograma, como pelo seu Endereço na RAM.

No caso dos registradores GPR, é possível atribuir nomes a cada um delesde forma a facilitar a escrita e entendimento do programa. Uma forma de

realizar a atribuição de nomes a um registrador é atravésda diretiva EQU.

EXEMPLO

TESTE EQU 0x20

Valor que s erá assoc iado ao nom e TESTE

(pode ser usad o como Ender eço na RAM)


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Utilização dos Registradores GPRO PIC implementa um conjunto de 128 registradores GPR (Registradores dePropósito Geral) na memória RAM disponível para o usuário. A utilizaçãodos registradores GPR ocorre da mesma forma que os registradores SFR,ou seja: podemos acessar um registrador tanto pelo seu nome definido noprograma, como pelo seu Endereço na RAM.

No caso dos registradores GPR, é possível atribuir nomes a cada um delesde forma a facilitar a escrita e entendimento do programa. Uma forma derealizar a atribuição de nomes a um registrador é atravésda diretiva EQU.

EXEMPLO

TESTE

E os Registradores com Finalidades Específicas (SFR) ?


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Registradores SFR

A grande maioria dos registradores SFR estão associados a módulos

(periféricos) do PIC16F628A !

Mas alguns, como o Registrador STATUS, está relacionado ao

processador do PIC.

Registradores SFR


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Registradores SFR

Registradores SFR

Os outros registradores SFR serão detalhados conforme a

apresentação dos módulos do PIC16F628A !


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Endereçamento

Indireto

Até o momento os registradores utilizados foram acessados por

Endereçamento Direto – o endereço do registrador na memória RAM

aparece na instrução (ou como o endereço propriamente dito, ou como

um rótulo que o montador associa especificamentecom um endereço).

Endereçamento Indireto

Porém, é possível no PIC16F628A passar indiretamente um

dado para um endereço (REGISTRADOR) !


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O acesso a um REGISTRADOR via Endereçamento Indireto é feito por meio dos registradores FSR e INDF.

Endereçamento Indireto

O conteúdo do registrador FSR aponta para o endereço de memóriadesejado.

O valor contido em INDF é o valor armazenado no endereço apontado por FSR.

Linguagem de Máquina e

Linguagem Montadora


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Linguagem de Máquina e Linguagem Montadora

Arquivo fonte em Assembly (.ASM)

Montador (Assembler)

+

LINKER

Linguagem Montadora

Assembly e Assembler (LINGUAGEM) (PROGRAMA)


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Linguagem Montadora

Linguagem Montadora


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Bibliografia Básica

n Zanco, Wagner da Silva. Microcontroladores PIC16F628A/648A – uma abordagem prática e objetiva,Editora Érica, 2005.

n Datasheet do PIC16F628A/648A

Material da DisciplinaPlataforma SIGAA/UFC

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