3 - Caracteristicas Basicas

1. Introdução

1.1. O grande ganho destes dispositivos é possuir o Hardware e software integrados em um único chip.

1.1.1. Estão em todos os lugares

1.1.2. Baixo custo e alta eficiência

1.2. Possuem outras funções diferenciadas e normalmente não encontradas em microprocessadores

1.2.1. temporizadores

1.2.2. Conversores A/D e D/A

1.3. Dedicados a controle

1.3.1. sistemas de segurança

1.3.2. estacionamentos

1.3.3. sistemas de automação

2. Principais caracteristicas

2.1. É programado para executar uma única e determinada tarefa

2.1.1. Para alterar a sua funcionalidade é necessário programá-lo com novo software.

2.2. Componentes

2.2.1. Consome menos energia

2.2.2. Entradas/Saídas reconfiguráveis.

2.2.3. Programação de memória não-volátil (EEPROM, Flash)

2.2.4. Possui Interrupções

2.2.5. Possui entradas e saídas (E/S) analógicas e digitais

2.2.6. Possui E/S serial

2.2.7. Interface para memória externa

2.2.8. Programação no sistema (ISP - In System Programming),

3. Aplicações

3.1. Revolução SMART

3.1.1. SmartWatch

3.1.2. SmartPhone

3.1.3. SmarTV

3.1.4. Smart.......

3.2. Os sistemas microcontrolados estão presentes nas mais diversas áreas

3.2.1. automação industrial

3.2.2. automação comercial

3.2.3. automação predial

3.2.4. automação residencial

3.2.5. área automobilística

3.2.6. agrícola

3.2.7. produtos manufaturados

3.2.8. eletrodomésticos

3.2.9. telecomunicações

3.2.10. Segurança

3.3. Possibilitam a ligação de máquinas com softwares aplicativos

3.4. Os microcontroladores ...

3.4.1. Aumentam a eficiência

3.4.2. permitem redução de custo

3.4.3. aumento de funcionalidades

4. Microcontroladores X Microprocessadores

4.1. A principal diferença é a sua funcionalidade

4.2. Microcontrolador

4.2.1. Já o microcontrolador foi projetado para ter tudo isso num só componente

4.3. Microprocessador

4.3.1. O processador precisa de outros componentes

5. Quando Utilizar microcontroladores

5.1. Utilizar quando:

5.1.1. Com aplicações que tem o custo dependente do preço da CPU

5.1.2. Com aplicações simples

5.1.3. Quando não são necessárias instruções para trabalhar com ponto flutuante, com strings ou vetores e mecanismos de endereçamento;

5.1.4. Os microcontroladores são específicos para controle

5.2. Vantagens

5.2.1. Baixo custo de Projeto e construção

5.2.2. Baixo consumo de energia

5.2.3. Facilidade de programação

5.2.4. Compacto

5.2.5. Praticidade de Reposição

6. Critérios para escolha do Microcontrolador

6.1. Custo

6.1.1. É necessário que se pense comercialmente quando é feita a escolha de um microcontrolador para determinado projeto

6.1.2. Uma característica que contribui com o aumento do preço é a tecnologia em que a FLASH é construída.

6.1.3. Microcontroladores que acabam de ser lançados também tem preço mais atraente, apesar da disponibilidade ser crítica

6.2. Caracteristicas Fisicas

6.2.1. Características gerais

6.2.1.1. frequência do processador

6.2.1.2. capacidade de memória de programa

6.2.1.3. capacidade de memória de dados

6.2.1.4. número de pinos de entrada/saída e suas funcionalidades

6.2.1.5. número de temporizadores

6.2.1.6. consumo energético

6.2.2. As caracteristicas espeficicas que temos que conhecer

6.2.2.1. Memória

6.2.2.1.1. Atualmente os microcontroladores disponíveis no mercado já contam com memórias RAM e Flash em sua estrutura

6.2.2.2. GPIOs(Digital General Purpose Input and Output )

6.2.2.2.1. São pinos utilizados para entrada e saída;

6.2.2.2.2. Entrada Analógica

6.2.2.2.3. Saída Analógica

6.2.2.3. In Circuit Programming(ISP)

6.2.2.4. Comunicação

6.2.2.4.1. UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

6.2.2.4.2. SPI(Serial Peripheral Interface)

6.2.2.4.3. I2C(Inter Integrated circuit)

6.2.2.4.4. USB(Universal Serial Bus)

6.2.2.4.5. CAN(Controller Area Network)

6.2.2.4.6. Wireless

6.3. Ambiente de Desenvolvimento

6.3.1. Facilidade de uso

6.3.2. Desempenho

6.3.3. Profissionais habilitados

6.3.4. Ferramentas disponíveis

6.4. Suporte

6.4.1. É importante que tenhamos acesso a ajuda e suporte na resolução de eventuais problemas da maneira mais simples possível.

6.4.2. Resolução de problemas

6.4.3. Garantia

6.4.4. Acesso facilitado

6.5. Resumindo

6.5.1. Satisfazer as necessidades de computação da tarefa de forma eficiente e custo efetivo Velocidade, a quantidade de ROM e RAM, o número de portas I/O e timers, energia Facilidade de upgrade

6.5.2. Custo por unidade

6.5.3. Avaliar as ferramentas de desenvolvimento de software; Debugadores, Compiladores, Simuladores

6.5.4. Avaliar o Suporte técnico;

7. Arquiteturas

7.1. Arquitetura de von Neumann

7.1.1. Conceitos

7.1.1.1. Nos primórdios da Computação não exista o conceito de programa armazenado

7.1.1.2. John Von Neumann

7.1.1.2.1. EDVAC

7.1.1.3. única área de memória

7.1.1.3.1. Dados

7.1.1.3.2. Programa

7.1.1.3.3. o processador deve executar uma única ação por vez: ou acessa os dados ou executa uma instrução

7.1.1.3.4. Imagem

7.1.2. O Gargalo de Von Neumann

7.1.2.1. A velocidade da troca de informações e maior do que a velocidade do processados

7.1.2.2. A CPU é constantemente forçada a esperar por dados que precisam ser transferidos para, ou a partir da, memória

7.1.2.3. Isso limita seriamente a velocidade eficaz de processamento

7.1.2.4. O problema de desempenho pode ser aliviado por diversos mecanismos.

7.1.2.4.1. memória cache entre o processador e a memória principal

7.1.2.4.2. algoritmo preditor de salto

7.1.2.4.3. computação paralela

7.2. Arquitetura de Harvard

7.2.1. A Arquitetura de Harvard baseia-se em um conceito mais recente que a de Von Neumann

7.2.2. da necessidade de se pôr o processador para trabalhar mais rápido

7.2.3. duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador

7.2.4. o acesso à memória de dados de modo separado em relação à memória de programa.

7.2.5. o processador pode buscar e executar uma instrução ao mesmo tempo em que acessa a memória de dados para ler ou para gravar algum valor

7.2.6. Pipeline

7.3. Resumindo

7.3.1. a característica mais marcante da arquitetura de von Neumann é a forma como a CPU acessa os dados e as instruções

7.3.1.1. as instruções e os dados são buscados em tempos distintos

7.3.2. Harvard possibilitam que a CPU busque as instruções e os dados ao mesmo tempo.

7.3.2.1. Isto provoca um ganho substancial de performance

7.3.2.2. aumento significativo nos custos de produção

8. Conceitos Importantes

8.1. Frequência de clock

8.1.1. base de tempo para as operações desempenhadas pela CPU e demais periféricos presentes no microcontrolador.

8.2. Instrução

8.2.1. Define uma única ação (tarefa) que o microcomputador pode executar por vez

8.3. Programa (Software)

8.3.1. Conjunto de instruções arranjadas de forma organizada que apresenta uma função específica

8.4. Firmware

8.4.1. Conjunto de instruções operacionais programadas diretamente no HARDWARE de um equipamento eletrônico

8.5. Hardware

8.5.1. Partes eletrônicas de um microcomputador

8.6. Microcontrolador

8.6.1. Microcomputador integrado num único chip (microprocessador + periféricos)

8.7. Periféricos

8.7.1. Circuitos acessórios ao computador que realizam tarefas específicas

8.7.1.1. Timers

8.7.1.2. Conversores AD/DA

8.7.1.3. Portas de Comunicação

8.8. MIPS

8.8.1. Milhões de Instruções Por Segundo

8.8.2. É uma unidade de desempenho do microprocessador

8.9. FLOPS

8.9.1. Instruções com Ponto Flutuante Por Segundo

8.9.2. É também uma unidade de desempenho do microprocessador. Indica a capacidade de trabalhar com números decimais

8.10. BIOS

8.10.1. Basic Input/Output System

8.10.2. É o conjunto mínimo de instruções necessárias para a inicialização do computador

9. Hardware e software

9.1. O que é hardware?

9.1.1. Os hardwares são as peças físicas que compõem um computador, como as placas, o monitor, o teclado, a placa mãe e o disco rígido.

9.1.1.1. Dispositivos de entrada

9.1.1.1.1. São os componentes que o usuário conecta, como teclado e mouse.

9.1.1.2. Dispositivos de saída

9.1.1.2.1. São os componentes que traduzem os dados recebidos para uma linguagem acessível ao usuário, como o monitor e as caixas de som.

9.1.1.3. Componentes internos

9.1.1.3.1. São as peças que se conectam entre si para que o computador funcione.

9.1.1.4. Dispositivos de armazenamento secundário

9.1.1.4.1. São os componentes responsáveis por armazenar os dados de forma permanente no computador.

9.1.2. Exemplos de hardware

9.2. O que é software?

9.2.1. Os softwares representam todas as instruções que o computador recebe pelo usuário para que uma determinada tarefa seja executada.

9.2.2. Software de sistema

9.2.2.1. São programas que permitem a interação do usuário com a máquina. Como exemplo podemos citar o Windows, que é um software pago; e o Linux, que é um software livre.

9.2.3. Software de aplicativo

9.2.3.1. São programas de uso cotidiano do usuário, permitindo a realização de tarefas, como os editores de texto, planilhas, navegador de internet etc.

9.2.4. Exemplos de software

9.3. Hardware X Software

9.3.1. Diferença entre hardware e software?

9.3.2. Princípio da equivalência Hardware Software

9.3.2.1. Qualquer operação realizada por software pode ser diretamente realizada por hardware

9.3.2.2. Qualquer instrução executada por hardware pode ser simulada em software