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MAPA - MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES - 51/2024



Os sistemas embarcados estão presentes na maioria dos dispositivos tecnológicos comercializados na atualidade, a exemplo de um smartwatch ou smartphone, itens que fazem parte da vida das pessoas na atualidade e permitem a conectividade com parâmetros vitais, como indicadores de frequência e pressão cardíaca, número de passos, distâncias percorridas, até mesmo o percurso realizado em uma atividade esportiva com a elevação de cada trecho.

Para um sistema embarcado operar, normalmente conta com um ou mais microcontroladores, memória flash, interfaces de entrada e saída, analógicas e digitais, interface de usuário e fonte de alimentação, esta que é tão importante quanto qualquer recurso de processamento, dado que sua função é vital ao funcionamento do sistema embarcado.

Os veículos modernos (carros, caminhões, motocicletas etc.) contam com sistemas inteligentes para controlar a injeção de combustível e ar para a queima que ocorre na combustão interna dos motores, sistemas esses que realizam milhares de cálculos por segundo para interpretar as variáveis de entrada, a fim de atuar em dispositivos de saída que mantêm a aceleração adequada mesmo em condições de temperatura variável ou tipos de combustíveis diferentes.

Sem dúvidas os sistemas embarcados vieram para ficar e a indústria conta com soluções para o controle de processos que são oferecidas de forma padronizada, atendendo a normas e convenções, para que os dados do processo sejam acessados e condicionados para entrega aos bancos de dados especializados. No caso da indústria, quem reúne a responsabilidade de controlar os processos é o Controlador Lógico Programável (CLP), que nos modelos mais modernos conta com microcontroladores de múltiplos núcleos e tecnologia ARM, além de FPGAs em casos mais específicos.


Atividade MAPA


Atualmente, diversas plataformas de sistemas embarcados são oferecidas pelo mercado, sendo cada vez mais complexa a escolha pela ferramenta mais adequada, caso o projetista opte por analisar o sistema embarcado sob o ponto de vista de recursos oferecidos de forma quantitativa.

Ao selecionar a tecnologia para um sistema embarcado, devemos levar em consideração o número de entradas e saídas, o tipo de entradas e saídas (analógicas e digitais), o tempo de resposta necessário para atender à demanda a ser controlada, o meio de interação com o usuário, o protocolo de comunicação utilizado, entre outros fatores. De posse dos requisitos do projeto, podemos analisar as opções em termos de custo, tamanho

Considerando esses fatores, esta atividade pretende avaliar sua capacidade de interpretar um sistema digital responsável por contar peças que passam por um processo de pintura, contando com

um botão que incrementa e outro que decrementa um contador implementado em assembly.


O programa:; programa para gerar um sinal pwm com frequência de saída PWM

de 1,25KHZ UTILIZANDO OSCILADOR INTERNO.


a) Quando RA0 estiver em 1, o duty cycle é de 25%.

b) Quando RA1 estiver em 1, o dutycycle é de 50%.

c) Quando RA2 estiver em 1, o duty cycle é de 75%.

d) Quando RA3 estiver em 1, o dutycycle é de 100%.


; O VENTILADOR DO KIT P04 SERÁ ACIONADO PELO PINO RC1 (PINO 16)

; QUE É A SAÍDA DO MÓDULO CCP2 QUANDO EM PWM

; CONFIGURAÇÕES PARA GRAVAÇÃO

; CONFIG FOSC = XT_XT, FCMEN = OFF, IESO = OFF, PWRT = ON, BOR = ON, BORV = 0

CONFIG FOSC = INTOSCIO_EC, FCMEN = OFF, IESO = OFF, PWRT = ON, BOR = ON, BORV = 0

CONFIG WDT = OFF, WDTPS = 128, MCLRE = ON, LPT1OSC = OFF, PBADEN = OFF ; CONFIG CCP2MX = PORTC, STVREN = OFF,

CONFIG LVP = OFF, DEBUG = OFF, XINST = OFF

CONFIG CP0 = OFF, CP1 = OFF, CP2 = OFF, CP3 = OFF, CPB = OFF, CPD = OFF

CONFIG WRT0 = OFF, WRT1 = OFF, WRT2 = OFF, WRT3 = OFF, WRTB = OFF

CONFIG WRTC = OFF, WRTD = OFF, EBTR0 = OFF, EBTR1 = OFF, EBTR2 = OFF CONFIG EBTR3 = OFF, EBTRB = OFF

#INCLUDE <P18F4550.INC> ; MICROCONTROLADOR UTILIZADO

; DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS

;CBLOCK 0X0000

; BANK 0 --> 0X00..0X5F --> ACCESS BANKENDC

;ENTRADAS

; AS ENTRADAS DEVEM SER ASSOCIADAS A NOMES PARA FACILITAR A PROGRAMAÇÃO E

; FUTURAS ALTERAÇÕES DO HARDWARE.

#DEFINE BT_1 PORTA,0

#DEFINE BT_2 PORTA,1

#DEFINE BT_3 PORTA,2

#DEFINE BT_4 PORTA,3

SAÍDAS

; AS SAÍDAS DEVEM SER ASSOCIADAS A NOMES PARA FACILITAR A PROGRAMAÇÃO

; FUTURAS ALTERAÇÕES DO HARDWARE.

; VETOR DE RESET DO MICROCONTROLADOR

POSIÇÃO INICIAL PARA EXECUÇÃO DO PROGRAMA

ORG 0X00

ENDEREÇO DO VETOR DE RESET

GOTO CONFIGURACAO

PULA PARA CONFIG DEVIDO A REGIÃO

DESTINADA AS ROTINAS SEGUINTES

*********************************************************************************

ENDEREÇOS DE TRATAMENTO DE INTERRUPÇÕES

ORG 0X0008

ENDEREÇO DE TRATAMENTO DE INTERRUPÇÕES

RETFIE

ORG 0X0018

RETFIE

;

CONFIGURAÇÕES INICIAIS DE HARDWARE E SOFTWARE

;

NESTA ROTINA SÃO INICIALIZADAS AS PORTAS DE I/O DO MICROCONTROLADOR E A

CONFIGURAÇÕES DOS REGISTRADORES ESPECIAIS (SFR). A ROTINA INICIALIZA A

MÁQUINA E AGUARDA O ESTOURO DO WDT.

CONFIGURACAO

MOVLW B'11111111'

MOVWF TRISA

CONFIGURA I/O DO PORTA

MOVLW B'00000000'

MOVWF TRISB

CONFIGURA I/O DO PORTB

MOVLW B'11111001'

MOVWF TRISC

PINO RC2 E RC1 COMO SAIDA

MOVLW B'11110000'

MOVWF TRISD

CONFIGURA I/O DO PORTD

MOVLW B'00001111'

MOVWF TRISE

CONFIGURA I/O DO PORTE

MOVLW .99

MOVWF PR2

PARA FREQUÊNCIA DE 2,5KHZ CO OSCILADOR INTERNO

MOVLW B'00000000'

CONFIGURA INTERRUPÇÕES

MOVWF INTCON

; HABILITA CHAVE GERAL DAS INTERRUPÇÕES E PERIFERICOS E TMR0

MOVLW B'00001111'

CONFIGURA CONVERSOR A/D

MOVWF ADCON1

CONFIGURA PORTA, PORTB E PORTE COMO I/O DIGITAL

MOVLW B'00110010'

MOVWF OSCCON

MOVLW B'11001111'

MOVWF OSCTUNE

;********************************************************************************

ROTINA PARA LIMPAR OS REGISTRADORES DE ENTRADAS E SAIDAS.

LIMPA_REGS

CLRF PORTA

CLRF PORTB CLRF PORTC

CLRF PORTD

CLRF PORTE

CLRF LATA CLRF LATB

CLRF LATC

CLRF LATD

CLRF LATE

*****************************************************************************

PROGRAMA PRINCIPAL

CLRF CCP2CON

MAIN

CALL DC_25

CALL DC_50

CALL DC_75

CALL DC_100

GOTO MAIN

DC_25

BTFSS BT_1

RETURN

BSF T2CON,2

MOVLW .25

PARA DC DE 25%

MOVWF CCPR2L

MOVLW B'00001100'

SAIDA SIMPLES (P1A)<7:6>,00 PARTE BAIXA DA RESOLUÇAO<5:4>

MOVWF CCP2CON

P1A E P1B ATIVOS ALTOS <3:0>

TESTE_LIB_1

BTFSC BT_1

GOTO TESTE_LIB_1

CLRF CCP2CON

DESLIA MÓDULO CCP

BCF T2CON,2

RETURN

DC_50

BTFSS BT_2

RETURN

BSF T2CON,2

MOVLW .50

PARA DC DE 50%

MOVWF CCPR2L

MOVLW B'00001100'

SAIDA SIMPLES (P1A)<7:6>,00 PARTE BAIXA DA RESOLUÇAO<5:4>

MOVWF CCP2CON

P1A E P1B ATIVOS ALTOS <3:0>

TESTE_LIB_2

BTFSC BT_2

GOTO TESTE_LIB_2

CLRF CCP2CON

DESLIGA MÓDULO CCP

BCF T2CON,2

RETURN

DC_75

BTFSS BT_3

RETURN

BSF T2CON,2

MOVLW .75

PARA DC DE 75%

MOVWF CCPR2

MOVLW B'00001100'

SAIDA SIMPLES (P1A)<7:6>,00 PARTE BAIXA DA RESOLUÇAO<5:4>

MOVWF CCP2CON

P1A E P1B ATIVOS ALTOS <3:0>

TESTE_LIB_3

BTFSC BT_3

GOTO TESTE_LIB_3

CLRF CCP2CON

DESLIGA MÓDULO CCP

BCF T2CON,

RETURN

DC_100

BTFSS BT_4

RETURN

BSF T2CON,2

MOVLW .100

PARA DC DE 100%

MOVWF CCPR2L

MOVLW B'00001100'

SAIDA SIMPLES (P1A)<7:6>,00 PARTE BAIXA DA RESOLUÇAO<5:4>

MOVWF CCP2CON

P1A E P1B ATIVOS ALTOS <3:0>

TESTE_LIB_4

BTFSC BT_4

GOTO TESTE_LIB_4

CLRF CCP2CON

DESLIGA MÓDULO CCP

BCF T2CON,2 RETURN

reew4

END

FIM DO PROGRAMA

Passos para a realização do MAPA de Microprocessadores e Microcontroladores

O MAPA deverá contar com 4 etapas:


1ª ETAPA: parte teórica (1,0 ponto)

Na primeira etapa, o estudante deverá:

a) Apresentar o trecho do programa responsável por variar o Duty Cycle do PWM de cada uma das larguras de pulso:


Demonstrar o funcionamento do PWM por meio de um exemplo de aplicação.

-

Demonstrar a operação do Prescaler no microcontrolador e sua relação com a velocidade do clock dele.


2ª ETAPA: download do código do experimento

Conforme as linhas de código em assembly, deve o estudante realizar o download do código por meio do link:

Todas as informações deste experimento estão disponíveis no link: https://221322w.ha.azioncdn.net/Arquivo/ID/8051/experimentos/rotinas-de-contagem-e-modulacao-emlargura-de-pulso.html, incluindo o roteiro e vídeo explicativos.

O estudante deve agendar com o polo presencial de sua cidade um momento para montar o experimento, gravar o programa no microcontrolador e verificar seu funcionamento para fins de concluir a atividade com as conclusões dadas na 4ª etapa.


3ª ETAPA: montagem do experimento (1,5 ponto)

O estudante deve acessar o roteiro dado na Etapa 2 para seguir rigorosamente os passos dados no diagrama e no vídeo de instruções para realizar os testes com o microcontrolador.

Documentar a montagem do experimento por meio de registro fotográfico deste.

4ª ETAPA: conclusões (1,0 ponto)

Nesta etapa, o estudante deve concluir o porquê dos resultados obtidos, apresentando suas conclusões sobre como ocorre a geração do Ciclo de Trabalho (Duty-cycle) a partir do programa, relacionando sua resposta com o incremento e o decremento que ocorrem quando pressionados os botões.

O estudante deve explicar com suas palavras como o PWM gerado poderia ser utilizado para controlar a velocidade de um eixo de motor elétrico de corrente contínua (CC).

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