ese-aula12-2009.1 [Modo de Compatibilidade] - cin.ufpe.bragsf/disciplinas/msc_engenharia_se/aulas/ese-aula... · – Sequência de bits gerado pelo controle remoto para o padrão

�1/4/2009

�1

Engenharia de Sistemas EmbarcadosProf. Abel Guilhermino

Tópico: Processadores de Periféricos

Aula 12

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos

• Teclados e Visores de cristal líquido

• Temporizadores e contadores

• Interfaces Seriais

• Transdutores

• Conversores Digital-Analógicos eAnalógico-Digitais

• Modulação de largura de fase - PWM

• Motores de passo

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos Timer(temporizador)/Contador

• Dispositivo que gera interrupções emintervalos regulares de tempo. Ex: Timerdo 8051

TH0TH0 TL0TL0

CarryCarryCarry

Clock/12

ContadoresContadores

Data BusData BusRDRDWR RDRDWRWR

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos Teclado

N1N2N3N4

M1M2M3M4

buffer

Controlador de Teclado

Tecla apertada

Código da Tecla

4

• Para saber se esta tecla está apertada, ocontrolador do teclado põe nível 1 em M2 e testa ovalor de N3

Projeto & Arquitetura :: Hardware PeriféricosInterfaces Seriais

• Comunicação em que cada bit é enviado emseqüência por um único fio

Registradorde

Deslocamento

Clock

Data BusData Bus

WriteWrite

Projeto & Arquitetura :: Hardware PeriféricosInterfaces Seriais

• Exemplo de Comunicação

Registradorde

Deslocamento

Clock

Data BusData Bus

WriteWrite

Registradorde

Deslocamento

Clock

Data BusData Bus

ReadRead

ReceptorReceptor TransmissorTransmissor

�1/4/2009

�2

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos RS232

• RS232: Recommended Standard 232 da EIA

– Comunicações ponto a ponto

– Usado por modems, mouses e algumasimpressoras

– Baixa imunidade a ruído

– Mencionado no padrão:

• limite de transmissão 20kbps

• distância máxima entre dispositivos: 15 metros

– Na prática:

• pode-se transmitir até cerca de 200kbps

• atinge 100m. (Ex:MAcIntosh da Apple: 422/423)

EIA=Electronics Industry Association


• Interfaces entre microcontroladores e PC (MAX232).

TTL

• 0 a 5V

RS232

• -12 a 12V


• Adequadas para condições adversas deoperação

• Comunicação por pares de fio trançados• Velocidades:

– 35Mbps até 10m– 100kbps até 100Mbps

• Distâncias de até 1200m• Conexão de vários dispositivos na mesma

linha (até 32 nodos). Sendo 1 transmissore 1 receptor para cada dispositivo


• Problema de reflexão do sinal.(Resistores de igual valor nas linhas)

• Quando os dispositivos estão em modode repepção, o nível lógico dobarramento pode ficar indefinido (Pull-Up x Pull-Down).

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos Universal Serial Bus - USB

• Taxas de até 10Mbps (Low-Speed 1.1)• Taxas de até 480Mbps (High-speed 2.0)• Até 127 periféricos por linha• Tipo de conexão Plug and Play (PnP) que

permite conexão de periféricos sem anecessidade de desligar o computador ouconfigurar manualmente.

• Microcontroladores dotados de interfaces USB• Obs: Existe disponível apenas a especificação da USB 3.0

(SuperSpeed) – 10x mais rápido (expectativa 2010) =4.8Gbps.

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos Universal Serial Bus - USB

• Tecnologia USB não é de domínio público.

• Cada fabricante de equipamentos eletrônicosque a utiliza compra uma licença.

• Cada empresa precisa adquirir um códigochamado VENDOR ID e para cada tipo deproduto desenvolvido é atribuído umPRODUCT ID.

• Com isso, o nome do fabricante e o respectivoproduto são adicionados a uma lista USB.

• Quando esse dispositivo é conectado em umPC, o Sistema Operacional reconhece taldispositivo. Tanto o VENDOR ID quanto o logoUSB são pagos. São contratos diferentes, poisé possível obter a licença sem comprar odireito do uso do logo USB.

• Uma alternativa para pequenosdesenvolvedores que não pretendem compraros direitos USB é usar chips de grandesfabricantes que emprestam seu VENDOR ID.

• A Microchip disponibiliza uma faixa dePRODUCT ID para seus clientes que usam seusprodutors para desenvolver aplicações comUSB. Assim é possível usar a tecnologia USBsem ser ilegal. Ex: Microchip – ConversorSerial-USB. Neste caso não é preciso adquiriros Ids pois podem ser usados os dosconversores.

�1/4/2009

�3

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos FireWire

• O barramento FireWire é semelhante ao USB, no entanto a taxa detransmissão é bem superior.

• Desenvolvida pela Apple em 90, depois a Sony.

• Padronizado pela norma IEEE 1394 (HPSB – High Performance SerialBus). Suporta Plug and Play.

• Mais de 30x a largura de banda da USB 1.1. (FireWire 400)

• Até 2x a largura de banda da USB 2.0 (FireWire 800)

• Pode-se ligar em uma rede de até 63 periféricos

• Cabo de até 4,5m, 16 cabos, totalizando 72metros.

• Não há necessidade de dispositivo concentrador, para que todos seenxerguem. O próprio barramento faz com que se enxerguemmutuamente.

• Para isso, é necessário que UM tenha um código de indentificação(ID), que o indique como sendo o principal, A partir daí, osdispositivos restantes vão recebendo IDs inferiores. (ID Físico (6 bits)- distingue um nó de conexão dentro do barramento, e ID debarramento (10 bits) – distingue o barramento).

Engenharia de Sistemas Embarcados 13

Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos Ethernet

• A tecnologia Ethernet foi concebida para ainterconexão de reder locais (LAN), tendo comocaracterística principal o seu funcionamento baseadona transmissão por pacotes.– Ou seja, decompor um arquivo grande em pequenos

pedaços, adicionar devidos campos para identificação econtrole e enviar os pacotes.

– Taxa: 10Mbs


Projeto & Arquitetura :: Hardware Periféricos Ethernet


• Microcont.AVR–ATMEGA88

• Controlador Ethernet –ENC28J60

AVREthernet

static uint8_t mymac[6] = {0x54,0x55,0x58,0x10,0x00,0x24};static uint8_t myip[4] = {10,0,0,24};

Projeto & Arquitetura :: Interfaces Sem-FioTransmissão Infravermelha

• Comprimento de onda (800nm a 105nm)• IrDA (Infrared Data Association – 1993)

– Associação encarregada de estabelecer oformato IrDA Standard.

– Existem vários níveis de software. O maisbaixo nível, transferência de dados, temos:


• Comunicação– ponto-a-ponto

– cone de incidência estreito (30º)

– distância aproximada de 1 metro

– Fluxo de dados de até 115200 bits/s• MCP2120

• Codificador/decodificador de IR.

• Responsável por enviar ereceber bits.

• Necessita de um circuitooscilador (baud rate)

• Este integrado permite 2modos:

• Command mode

• Data mode


• Exemplo– Sequência de bits gerado pelo controle

remoto para o padrão Sony• Start Bit (2200 microsec)

• 15 bits de dados

– Bit nível ‘1’ = 1100 microsec– Bit nível ‘0’ = 550 microsec

• Após a sequência ter sido enviada, umtempo de 23ms é dado para envio dapróxima sequência

�1/4/2009

�4

Projeto & Arquitetura :: Interfaces Sem-FioRádio Frequência

• Transmissão por rádio frequência (RF).

• Uso de módulos de transmissão RF– Funcionam enviando e recebendo bit como uma serial.– Uso de encoders e decoders com esses módulos para

evitar mistura de bits em uma mesma frequência.– Mais recomendados (MC145026 e MC145027)

• Transmissor composto pelo encoder.

– 100metros (locais abertos sem barreiras)– Antena (transmissão e recepção) – fabricante:– ComprimAnt = 7500/FreqOperaçãoMHz– (fio de cobre)

2006.2 Engenharia de Sistemas Embarcados 19

Projeto & Arquitetura :: Interfaces Sem-FioRádio Frequência

• Uso de módulos de transmissão RF– Funcionam enviando e recebendo bit como uma serial.– Uso de encoders e decoders com esses módulos para

evitar mistura de bits em uma mesma frequência.– Mais recomendados (MC145026 e MC145027)– Possuem um código para os sinais (A1-A5) em ambos

módulos para correta comunicação.


Projeto & Arquitetura :: Interfaces Sem-Fio Bluetooth

• Ondas de rádio• Transmissão de dados e voz

• Opera em uma frequência 2400 a 2483.5 MHz (país)– Velocidade de 1Mbps

– 10 a 100 metros

• Comunicação de voz e dados• Esquema TDMA – 1600 saltos/seg

– Espalhamento da frequência– 79 ou 23 canais de RF

• Suporta rede de até 8 dispositivos• Fácil integração com protocolo TCP/IP.

Projeto & Arquitetura :: Interfaces Sem-Fio Wi-Fi

• Wi-Fi (Wireless Fidelity)• Ondas de Rádio• Opera em uma frequência 2400 MHz

– Velocidade de até 11Mbps

– Distâncias maiores que o bluetooth

• Oferece alta potência de transmissão para cobrirmaiores distâncias

• Trabalha na mesma frequência de transmissão dobluetooth, porém empregam esquemas demultiplexagem diferentes


Projeto & Arquitetura :: Interfaces Sem-Fio WiMAX

• É uma evolução do Wi-Fi

• Worldwide Interoperability for Microwave Access/– Interoperabilidade Mundial para Acesso de Microondas

• Padrão aberto de comunicação sem fio – IEEE, detransmissão de dados por banda larga para redes deárea metropolitana (MANS –Metropolitan Area Network)

• Taxas de transmissões podem chegar de 1Mbps a75Mbps a uma distância de até 50km

• Também opera na faixa de 2.45 GHz• Outras tecnologias podem ofuscar o brilho da WiMAX

num futuro próximo, são elas: EDGE, Ev-Do, UMTS,HSDPA (3.5G) e o HSUPA (3.75G/4G).


Projeto & Arquitetura :: PeriféricosVisor de Cristal Líquido - LCD

• Vários modelos– Alfanuméricos, que só apresentam letras, números e

caracteres de pontuação– Gráficos que permitem o acesso a cada ponto

independentemente

• vários tamanhos• com ou sem iluminação (backlight)• interface, em geral, paralela.

�1/4/2009

�5



• Pino 4 (RS): para avisar aomódulo LCD se o que será enviadoposteriormente é uma Instrução(comando de controle), ou umDado (caracter a ser impresso nodisplay).

• Pino 5 (R/W): é usado paraEscrever ou Lê um dado no LCD.

• Pino 6 (E): é usado parahabilitar ou desabilitar o LCD.

– E=1 (Ativa)

• D0..D7: usado para interfacear oLCD.



• Conversão de valores analógicos (contínuos notempo e na amplitude) em valores digitais(números binários)

Onda sonora

Onda elétrica

analógica

Valores binários(amostras temporais)

Projeto & Arquitetura :: PeriféricosConversores Analógico/Digitais

Projeto & Arquitetura :: Periféricos Conversores Analógico/Digitais

Relação de Valores

Vmax = 7.5V

0V

11111110

0000

0010

0100

0110

1000

1010

1100

0001

0011

0101

0111

1001

1011

1101

0.5V1.0V1.5V2.0V2.5V3.0V

3.5V4.0V4.5V5.0V

5.5V6.0V6.5V7.0V

ConversãoAnalógico ⇒⇒⇒⇒ Digital

4

3

2

1

t1 t2 t3 t40100 1000 0110 0101

tempo

Ent

rada

Ana

lógi

ca

(V)

Saída Digital

ConversãoDigital ⇒⇒⇒⇒ Analógico

4

3

2

1

0100 1000 0110 0101

t1 t2 t3 t4tempo

Saí

da A

naló

gica

(V)

Entrada Digital

Projeto & Arquitetura :: Periféricos Conversores Analógico/Digitais (AD)


PS: Seleção da entrada analógica

Projeto & Arquitetura :: Periféricos Conversores Analógico/Digitais (DA)


�1/4/2009

�6

Outros Circuitos

• Circuito para Leitura de Teclas


• Quando Sn estiver aberto• Não há fluxo de corrente pelo

resistor, fazendo com que Vccesteja presente em P1.n(nível lógico 1).

• Quando Sn estiver fechado• Haverá fluxo de corrente

entre Vcc e terra, assimteremos uma queda de tensãono resistor, deixando P1.n emnível lógico 0.

PS: diodo colocado para evitarrisco de corrente reversa.

Sn

+Vcc

P1.n

1k2

IN4148

Outros Circuitos

• Circuito de Acendimento de Leds


• Quando P3.n = 1• O transistor satura (trabalha

como chave fechada),ocasionando a passagem decorrente através do Led,levando ao seu acendimento.

• Quando P3.n = 0• O transistor corta (trabalha

como chave aberta),impossibilitando a passagemde corrente através do LED,levando ao seu nãoacendimento.

+Vcc

LED

P3.n

Gnd

BC548

10k

220

Outros Circuitos

• Display de 7 segmentos


• Anodo Comum• Ligado em Vcc.

• Catodo Comum• Ligado em Gnd.

Cátodo comum Ânodo comum

Outros circuitos

2006.2 Engenharia de Sistemas Embarcados 34

• Decodificador

BCD para 7 segmentos

Outros Circuitos

• DIP-SWITCH


• Quando o dip-switchassociada ao port P1.nestiver aberta, teremosnível lógico 0 no portcorrespondente.

• Quando o dip-switchassociada ao port P1.nestiver fechada, teremos opotencial Vcc (nível lógico1) no port correspondente.

Vcc

1k2

P1.1

P1.2

P1.3

Outros Circuitos

• Buzzer


• Quando P1.0 = 0• O transistor estará em corte,

ou seja, a corrente que passapelo resistor de 1k2atravessará o buzzer, fazendocom que ele seja acionado

• Quando P1.0 = 1• O transistor entra em

saturação, ou seja, a correnteque passa pelo resistor de 1k2fluirá totalmente pelotransistor, o que acarretará onão acionamento do buzzer.

+Vcc

P1.0

Gnd

BC548

10k

1k2

buzzer

�1/4/2009

�7

Outros Circuitos

• Motor de Passo Unipolar


Documents

ese-aula12-2009.1 [Modo de Compatibilidade] - cin.ufpe.bragsf/disciplinas/msc_engenharia_se/aulas/ese-aula... · – Sequência de bits gerado pelo controle remoto para o padrão