Microcontroladores

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  • Publicado : 11 de julho de 2011
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Arquitetura de Microcontroladores Modernos
No artigo deste mês, deixaremos um pouco de lado os processadores de alto desempenho e vamos dar atenção a outros processadores mais simples, mas que realizam grandes trabalhos em nosso dia a dia. Eles são denominados microcontroladores e estão cada vez mais presentes em nossas vidas. Seu surgimento foi possível graças à revolução da microeletrônica,que fez o preço dos circuitos integrados cair consideravelmente. Processadores que antigamente eram caros são comprados a baixo custo e empregados em uma série de sistemas dedicados. Isto está possibilitando o surgimento da chamada "Era da Computação Invisível". Este nome vem do fato de que as maiorias dos nossos equipamentos modernos fazem uso de microprocessadores. Aí estão incluídos televisores,vídeo-cassetes, aparelhos de CD e DVD, fornos de microondas, telefones celulares, carros, etc.. Mas por que não projetar CPUs talhadas para o controle de tais aparelhos? Assim surgiu e cresceu o mercado de microcontroladores, que iremos estudar a seguir.

O que é um microcontrolador ?
Um ponto que precisamos deixar bem claro é a diferença entre microcontrolador e microprocessador. Paraesclarecer esse conceito, começamos perguntando como seria o projeto de um sistema de controle, por exemplo, para um elevador, usando um microprocessador? É claro que necessitaríamos de um processador, de memória ROM para o programa, de memória RAM para os dados, de uma porta paralela para dar saída aos acionamentos, de outra porta para receber os sinais digitais dos sensores, de uma porta serial parafazermos as configurações e rodarmos os diagnósticos, de um conversor AD para ler o sensor de carga que informa o peso total das pessoas que entraram no elevador, de um temporizador para medir o tempo que a porta deve ficar aberta, dentre outros. Com essa extensa lista, chegamos a um circuito cujo diagrama de blocos mostrado na figura 1.


Figura 1. Diagrama em blocos de um sistema controlador.Um sistema dessa envergadura demandaria uma placa controladora de tamanho razoável e povoada por uma grande quantidade de circuitos integrados. Neste projeto, precisaríamos despender recursos para rotear e fabricar a placa de circuito impresso, sendo que a confiabilidade, devido à quantidade de componentes, não seria das melhores. Aí surge a pergunta: será que não poderíamos colocar tudo issodentro de um único CI? Essa é a idéia básica do microcontrolador: construir um processador, com uma grande quantidade de recursos voltados para o controle. Com isso, o sistema fica muito mais simples e emprega poucos componentes. Dessa forma, a fase de projeto é reduzida e barateada e a confiabilidade aumenta, pois estamos usando uma menor quantidade de CIs e, é claro, a manutenção é tambémfacilitada. Vemos assim uma grande quantidade de vantagens da integração, junto da CPU, dos circuitos necessários aos sistemas de controle. Como não será feito processamento sofisticado, sua CPU não precisa ter uma grande capacidade de processamento, mas deve oferecer um conjunto de instruções simples, que gere programas pequenos e de rápida execução, ou seja, as instruções devem ser pequenas e velozes.Além disso, é interessante que a CPU possa efetuar expressões "booleanas", pois isso vai facilitar a lógica de controle. É preciso ainda oferecer uma forma simples de se interfacear com outros periféricos que venham a ser adicionados.
Levando em conta tudo que foi dito, chegamos ao diagrama em blocos da figura 2, onde se apresenta a típica arquitetura de um microcontrolador. É claro que, de acordocom a finalidade do microcontrolador, é possível integrar mais recursos e tal possibilidade foi representada pelos blocos rotulados com "etc".

Figura 2. Típica arquitetura de um microcontrolador integrada em um único chip.

Os Fabricantes de Microcontroladores
Esse conceito de microcontrolador se espalhou rapidamente e hoje em dia existe uma grande diversidade de produtos para solucionar...
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