Sistemas Embarcados e Microcontroladores

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19/02/2024, 21:20 Unicesumar - Ensino a Distância
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MAPA - MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES - 51/2024
Período:19/02/2024 08:00 a 21/04/2024 23:59 (Horário de Brasília)
Status:ABERTO
Nota máxima:3,50
Gabarito:Gabarito não está liberado!
Nota obtida:
1ª QUESTÃO
19/02/2024, 21:20 Unicesumar - Ensino a Distância
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MAPA DE 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, possibilidade de expansão futura, alimentação requerida, compatibilidade
eletromagnética, entre outros.
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 frequencia 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
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     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                      *
 
 
; * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
; *                            DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS                      *
; * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
    CBLOCK  0X0000            ; BANK 0 --> 0X00..0X5F --> ACCESS BANK
     
    ENDC
 
 
 
; * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
; *                                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 E
;  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
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                                    ; 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 AS
;  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
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     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
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    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   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_3  
    BTFSC  BT_3
    GOTO TESTE_LIB_3
    CLRF   CCP2CON   ;DESLIGA MÓDULO CCP
    BCF T2CON,2
    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)
 
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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:
 
- 25%
- 50%
- 75%
- 100%
 
- 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:
 
https://drive.google.com/file/d/1GqauoDOf_XflutFXm_o3UphNhxe1wtrk/view?usp=sharing
 
Todas as informações deste experimento estão disponíveis no link:
 https://221322w.ha.azioncdn.net/Arquivo/ID/8051/experimentos/rotinas-de-contagem-e-modulacao-em-
largura-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).
ALTERNATIVAS
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