MICROCONTROLADORES_E_IOT

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Caro estudante, nesta unidade, conhecemos um pouco de arquitetura de 
microprocessadores e microcontroladores. Conhecemos, também, suas origens, 
que vêm das antigas arquiteturas Von Neumann e Harvard. 
A expressão arquitetura é normalmente vista em projetos de construção e 
decoração de edificações, mas significa o formato e a estrutura dessa e seu 
ambiente. No computador, é a técnica de projetar e construir computadores. 
Estudar a arquitetura de um componente é muito importante para que 
entendamos os componentes internos, suas interligações e a função de cada um 
deles. Entender sua capacidade de resolver problemas, de sua velocidade de 
acessos e de manter os dados armazenados seguros, ajuda a conhecer suas 
limitações e adequar aos usos necessários. 
Reconhecer as arquiteturas de microcontroladores e microprocessadores é muito 
importante e faz com que realmente aprendamos a utilizá-los. 
Faça os desenhos de forma autoral de cada uma das arquiteturas 
(microcontroladores e microprocessadores) com suas características, como um 
mapa mental, complementando com as características de cada uma delas. 
Esta atividade pode ser executada utilizando programas de criação de mapa 
mental (exemplos de programas gratuitos mind map: Lucidchart, MindMeister etc.) 
ou Word, se bem trabalhado. Ou ainda, pode ser feito manualmente com letras e 
desenhos bem visíveis. 
 
 
CPU – É a Unidade Central de Processamento, assim como nos computadores, podemos dizer 
que é o cérebro da máquina. É neste local onde são tomadas as decisões e o processamento 
dos dados. 
ULA – Chamada de Unidade Lógica e Aritmética é responsável por realizar os cálculos 
matemáticos e de lógica. Geralmente faz parte interna da CPU. 
RAM – É a Memória de Acesso Randômico, que assim como nos computadores, serve para 
realizar o armazenamento de informações momentâneas durante um cálculo. Pode-se 
considerar como sendo uma memória de rascunho, exemplo: Quando o microcontrolador faz a 
leitura de um sensor, as informações vindas do sensor são armazenadas na RAM para que 
sejam mais tarde processadas e após o processamento a RAM é apagada. Ela não armazena 
nada de modo definitivo e toda vez que o microcontrolador é desligado ou reiniciado, ela é 
completamente apagada. 
PORT A, B e C – São os terminais chamados de portas do microcontrolador, também 
conhecidas por portas digitais e são por elas que as informações digitais entram ou saem. A 
maioria das portas são bidirecionais, o que significa que servem tanto como saída ou entrada 
de dados. Alguma podem ser apenas de entrada e outras somente de saída. Quando uma 
porta é bidirecional representamos essa condição com uma seta de duas pontas ao lado da 
referida porta, quando é unidirecional representamos com uma seta de uma ponta apontando 
para dentro do micro se for de entrada e para fora se for se saída. É por meio das portas que o 
microcontrolador interage com o meio externo. 
ENTRADAS ANALÓGICAS – São portas apenas de entrada que servem para capturar sinais 
analógicos do meio externo. Esses sinais podem ser os mais variados como som, temperatura, 
luminosidade, umidade entre outros que possam variar em uma senoide. Com a captura 
desses sinais é possível realizar a automação de diversos processos, por exemplo, na indústria 
essas portas podem capturar o nível de um reservatório e através das portas digitais poderá 
ligar ou desligar uma bomba obedecendo a uma lógica de programação, ou então, em casa, 
podem capturar a medida de peso de um botijão de gás e fazer as portas digitais acionarem 
um sistema de aviso de que o gás está acabando. 
EPROM – É a memória usada para armazenar firmware, que é o programa digitado pelo 
projetista, e pode ser escrita e apagada entre 10.000 vezes a 100.000 vezes. Esse programa é 
quem vai definir as funcionalidades e modo de trabalho do microcontrolador. 
EEPROM – Memória interna que pode ser usada para o armazenamento de informação. Ela é 
capaz de guardar os dados e mantê-los mesmo se o microcontrolador for desenergizado. 
Dependendo do microcontrolador os dados poderão permanecer retidos por 
aproximadamente 40 anos, após esse tempo não se garante que as informações 
permaneceram intactas. Cada célula dessa memória possui um limite para a quantidade de 
escritas, ou seja, podemos escrever e apagar uma informação dentro de um certo número de 
vezes que pode variar entre 100.000 vezes como no ATmega328P, usado na plataforma 
Arduino, a 1.000.000 de vezes como nos casos dos microcontroladores da família PIC, exemplo 
PIC16F628A. 
PROGRAM COUNTER – Serve para definir ao processador interno do microcontrolador a 
sequência de execução do código e no caso de uma rotina de interrupção ele armazena a linha 
seguinte para quando o processador retornar da interrupção e assim poder continuar com a 
execução sequencial do código. 
 
 
Microprocessadores 
 
 
ALIMENTAÇÃO – Os microcontroladores conseguem trabalhar em uma faixa de tensão de 
alguns volts. Entretanto, é comum alimentar os microcontroladores de 8 bits com 3,3V ou 5V. 
RESET – O microcontrolador possui um pino que serve para reiniciá-lo a partir de um sinal de 
tensão que é aplicado no pino. Reiniciar nada mais é do que fazer o programa interno do 
microcontrolador voltar ao início. Este pino pode receber o nome de RESET ou de Master Clear 
(MCLR). 
CPU – É o “cérebro” do microcontrolador. Esta parte abrange o conteúdo tratado na última 
aula. 
WATCHDOG (WTD) – É um circuito interno de monitoramento (tanto é que chama “cão de 
guarda”). Este circuito consiste em um temporizador, que intencionalmente provoca um RESET 
no microcontrolador. Portanto, para que o microcontrolador funcione corretamente, o 
programa deve ficar reiniciando constantemente o Watchdog para evitar o reinicio. A ideia 
deste circuito é que, se o programa, por algum motivo, ficar travado, o Watchdog agirá e tirará 
o microcontrolador da situação de erro. O uso do Watchdog não é obrigatório e, em muitos 
casos, ele é desabilitado por padrão. 
 MEMÓRIAS – Existem 3 principais memórias: 
• Memória de dados: 
• RAM e registradores da CPU. 
• Memória de programa: 
 
É comum de ser empregada a memória flash. Costuma ser consideravelmente maior (em 
armazenamento) que a memória RAM. 
 •EEPROM (pode ou não aparecer): 
Memória para o programa armazenar qualquer tipo de dado que precise ser retido. Ex: dados 
de configurações do programa. 
OSCILADOR – O oscilador é o circuito que gera o clock do microcontrolador. Ele pode ser 
interno (normalmente um circuito RC) ou externo (normalmente um circuito com cristal). 
Dependendo, o oscilador interno pode operar à mesma velocidade do externo, mas não possui 
a mesma precisão. 
GPIO – É o periférico dos pinos de propósito geral (entradas e saídas digitais), sendo o mais 
comum dos microcontroladores. Este periférico é o responsável pela CPU conseguir, por 
exemplo, acionar um LED ligado à um pino do microcontrolador. Seu circuito será estudado 
nas aulas futuras. Os pinos são divididos em grupos (quantidade variável) e os grupos são 
indicados por letras: A, B, C, D… E a designação de um pino dentro de um grupo é feito por um 
número. Exemplo: PA0, PA1, PB2, PB5, PD7… 
TIMERS – Os microcontroladores possuem circuitos de timers. Estes timers podem ser 
utilizados pelo programa para criar contadores e temporizadores que rodam no hardware e 
deixam o programa livre para executar outras tarefas em paralelo. 
OUTROS PERIFÉRICOS – A arquitetura de um microcontrolador pode possuir diversas outras 
estruturas internas, mas os elementos que foram citados são os mais comuns. 
 
Fontes utilizadas para a pesquisa. 
http://www.intel.com/design/embcontrol/index.htm?iid=ipp_home+embed_microZilog: 
http://www.zilog.com/products/parts.asp?BusinessLineID=273 
http://www.national.com/catalog/MicrocontrollerProducts.html Microchip 
http://www.microchip.com/1010/pline/picmicro/index.htmhttp://www.analog.com/microconverte 
 
http://www.zilog.com/products/parts.asp?BusinessLineID=273
http://www.microchip.com/1010/pline/picmicro/index.htm
http://www.analog.com/microconverte