Exercicios Teoricos Sistemas Embarcados

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Exercícios Teóricos de Sistemas Embarcados 
Exercício 1 
1. Explique com suas palavras o que é um “sistema embarcado” 
Sistemas embarcados são aqueles computadores destinados a uma ou poucas 
funções, como por exemplo controle de um sistema. Um sistema embarcado 
combina componentes de hardware e software dedicado a executar uma única 
tarefa e interagindo continuamente com o ambiente. 
2. Dê 5 exemplos de sistemas embarcados e 5 exemplos de sistemas não 
embarcados 
Sistemas embarcados: telefones celulares, micro-ondas, smart-tv’s, 
impressoras, freio ABS. 
Sistemas não embarcados: computadores pessoais, tablets, smartphones, 
carros, robôs. 
3. Quais são os principais componentes de um computador? 
Os principais componentes de um computador são: CPU, memória, interfaces 
de entrada e saída e barramentos. 
4. Quais as principais diferenças entre arquiteturas CISC e RISC? 
Um processador CISC é capaz de executar várias centenas de instruções 
complexas, trabalhando de forma mais lenta. Um processador RISC é capaz de 
executar apenas algumas poucas instruções simples. 
5. Quais as principais diferenças entre as arquiteturas de Van Neumman e 
Harvard? 
Arquitetura de Van Neumman: é processada uma única informação por vez, visto 
que nessa tecnologia execução e dados percorrem o mesmo barramento, o que 
torna a arquitetura mais simples, porém torna o processo mais lento em relação 
a arquitetura de Harvard. 
Arquitetura de Harvard: caminhos de dados e de instruções distinto, dessa forma 
seus componentes internos também estão dispostos em lugares distintos, o que 
a torna mais rápida e mais complexa. 
6. Quais são as principais diferenças entre microprocessadores e 
microcontroladores? 
Um microcontrolador é praticamente um computador em um chip. O 
microcontrolador pode ser programado para diversas funções, mas faz apenas 
aquilo que está em seu programa. 
Um microprocessador é basicamente um circuito integrado que realiza as 
funções de cálculo e tomada de decisão. 
7. O que é uma família de microcontroladores? 
Família de microcontroladores são aqueles microcontroladores que são 
construídos com base na mesma arquitetura. 
8. O que significa a sigla PIC? 
A sigla PIC significa Peripherical Interface Controller, Controlador de Interface 
Periférica. 
9. Quais são as principais características dos microcontroladores PIC? 
São microcontroladores construídos na arquitetura Harvard e com instruções 
RISC, sua programação feita por memória flash EEPROM e OTP, sua tensão de 
alimentação é de 1,8V a 6V. 
10. O que significa cada parte do códifo que identifica um microcontrolador 
PIC? 
Em um microcontrolador PIC existem códigos onde podem-se identifica 
características presentes nele, por exemplo: 
 Os dois primeiros números identificam a qual família ele pertence; 
 A letra que precede significa qual a memória de programa do PIC; 
 Os três números seguintes permitem identificar qual o PIC; 
 Se houver o sufixo “-xx”, xx representa a frequência máxima de clock que 
ele pode receber. 
Exercício 2 
1. Qual a função do registrador de “status” do microcontrolador PIC? 
O registrador de “status” é utilizado para armazenamento de flags matemáticos 
e de estado da CPU, além dos bits da seleção do banco de memória. 
2. Liste os periféricos que o PIC 18F452 possui: 
 8 canais para conversão A/D a 10 bits; 
 AUSART (addressable universal synchronous assynchronous receiver 
transmitter) com suporte para RS485; 
 MSSP (máster synchronous serial port) para SPI e I2C; 
 PSP (parallel slave port); 
 4 timers (3 de 16 bits e e 1 de 8 bits); 
 2 módulos CCP (capture compare PWM). 
3. Liste os tipos de memórias, suas funções e características que o PIC 
18F452 possui: 
 Memória RAM: retém os dados enquanto estiver sendo alimentada 
eletricamente, quando a alimentação é retirada os dados são apagados; 
 Memória EEPROM: pode ser escrita e reescrita como a RAM, mas 
armazena dados mesmo depois de desligada, são eletricamente 
apagáveis e programáveis; 
 Memória Flash: é de alta densidade, baixo custo, não volátil e rápida (para 
ler e não para escrever), elas podem ser reescritas eletricamente, porém 
são mais rápidas, pois gravam de setor a setor. 
4. Qual a função do pino MCLR no PIC? 
O pino MCLR tem a função de reset externo. Durante a operação normal esse 
pino deve ser mantido em nível alto, para efetuar o reset deve-se aterrá-lo 
manualmente. Esse procedimento fará com que a CPU comece a executar as 
instruções a partir do vetor de reset. O reset no pino MCLR limpa algun 
registradores de controle do MCU, mas mantém intacta a memória de dados 
(RAM). 
5. Qual a função do vetor de interrupção? 
O vetor de interrupção é uma tabela de endereços de memória que apontam 
para as rotinas de tratamento de interrupção. Quando uma interrupção é gerada 
o processador salva seu estado atual e começa a executar o tratamento de 
interrupção apontado pelo vetor. 
6. O que é banco de memória no PIC? 
 Bancos de memória são divisões da memória em blocos de mesmo tamanho 
cuja finalidade é evitar grandes endereçamentos. No PIC a memória RAM é 
dividida em dois bancos cada um com sete bits de endereço. 
7. Qual a diferença entre endereçamento direto e indireto de memória? 
No endereçamento direto a instrução contém o endereço do operando. No 
endereçamento indireto o endereço do operando é dado em um registrador. 
8. Qual a função do sinal de clock no microcontrolador? 
 O clock determinará a velocidade de operação do microcontrolador. A 
frequência máxima de operação deve ser escolhida de acordo com a tarefa a ser 
executada. 
9. O que é ciclo de máquina no PIC? 
No PIC cada ciclo de instrução dura quatro pulsos de clock. 
10. Explique o que é pipeline e quando ocorre e uma falha: 
Os microcontroladores PIC fazem uso do pipeline para aumentar a velocidade 
de execução das instruções. 
Exercício 3 
1. O que é porta paralela? 
Porta paralela é aquela que permite enviar dados simultaneamente sobre vários 
canais (fios), cada fio é responsável pelo envio de um bit. 
2. O que é uma entrada Schmitt Trigger? 
Uma entrada Schmitt Trigger é aquela que trabalha da seguinte maneira: quando 
o nível de tensão de entrada é maior que determinado limiar, a saída está em 
nível alto; quando a entrada é menor que outro limiar, a saída está em nível 
baixo; quando a entrada está entre os dois limiares, a saída mantém o valor 
anterior. 
3. Qual a corrente típica necessária para acender um LED? 
A corrente típica necessária para acender um LED é menor do que 1mA. 
4. Quais os modos de operação do oscilador de clock do PIC 16F84? 
 Oscilador RC: nesta configuração a velocidade de operação do PIC não 
é grande e nem muito precisa, mas é a mais simples. 
 Oscilador LP: permite ao PIC utilizar um cristal de baixa potência; 
 Oscilador XT: é a configuração mais utilizada, sendo necessário apenas 
um cristal comum e dois capacitores cerâmicos ligados ao PIC. 
 Oscilador HS: esta configuração deve ser utilizada com cristais ou 
ressonadores de alta frequência; 
 Oscilador externo. 
5. Qual a faixa de tensão de alimentação do PIC 16F84? 
Normalmente o PIC 16F84 é alimentado com 5V, podendo também ser 
alimentado com 3,3V ou 3V. 
Exercício 4 
1. Dê exemplos de circuitos eletrônicos que são utilizados como 
mostradores de informações em sistemas embarcados: 
LCD’s, displays de 7 segmentos, displays de 16 segmentos são exemplos de 
circuitos utilizados como mostradores de informações em sistemas embarcados. 
2. Que circuito eletrônico pode ser utilizado como entrada de informações 
alfanuméricas em um sistema embarcado? 
Um teclado podeser utilizado como entrada de informações alfanuméricas em 
um sistema embarcado. 
3. Por que em um teclado as chaves (push-bottoms) são conectados em 
forma de matriz? 
Em um teclado as chaves são conectados em forma de matriz devido ao número 
limitado de pinos de entrada e saída do sistema embarcado. Normalmente um 
sistema embarcado não possui número suficiente de pinos para conectar cada 
chave em um pino, então adota-se a técnica de conectar linhas e colunas 
formando uma matriz. 
4. Qual a técnica utilizada para ler um teclado? 
Quando um teclado é ligado de forma matricial é possível identificar de maneira 
única pela sua posição (linha e coluna). Nesse caso a leitura do teclado é 
realizada pelo processo de varredura em que liga-se uma coluna por vez e 
verifica-se quais chaves daquela coluna estão acionadas. 
5. Como é feita a multiplexação de dígitos com display de LED’s de 7 
segmentos? 
A multiplexação de displays de 7 segmentos consiste em interligar os segmentos 
de todos os displays, ativando separadamente o pino de catodo comum ou 
anodo comum dependendo do display utilizado. O software no microcontrolador 
é responsável por varrer os displays ativando cada um separadamente. 
6. Quais são os sinais de controle do display LCD HD4780? Qual a função 
de cada? 
 Register Select (RS): determina se o dado que está sendo transferido é 
uma instrução ou caractere; 
 Read/ Write (R/W): Determina a direção do dado, entrada (leitura) ou 
saída (escrita); 
 Enable (E): fornece a função de clock que sincroniza a transferência de 
dados. 
7. Qual é o meio do sistema embarcado interagir com o mundo real? 
O sistema embarcado interage com o mundo real através de sensores, 
identificando o ambiente, e atuadores, modificando o ambiente. 
8. Basicamente o que um sensor faz? 
 Sensores são dispositivos eletrônicos capazes de relacionar grandezas físicas 
(temperatura, pressão, etc.) com sinais de tensão e corrente. 
9. E um atuador? 
Atuadores são elementos capazes de converter comandos (elétricos, mecânicos 
ou manuais) em movimento. 
10. Qual a função da microchave (microswitch)? 
Microchaves são muito utilizadas para a regulação da precisão de aparelhos, 
podem ser utilizadas com a função de sensores. 
11. O que é um LDR? Como ele opera? 
Um LDR ou Fotoresistência é uma resistência variável em função da luz. A sua 
resistência varia de acordo com a incidência de luz. Normalmente quando a luz 
aumenta a resistência diminui. 
12. O que é um sensor óptico de objetos? Como funciona? 
Sensores ópticos são aqueles que utilizam luz (infravermelha, laser ou até 
mesmo a luz convencional) como a finalidade de detecta a presença, ausência 
ou passagem (dependendo da sua configuração) de objetos. Seu princípio de 
funcionamento consiste basicamente em emitir uma luz e monitorar o seu 
comportamento. 
13. O que é um encoder? Qual a sua função? 
Um encoder ou transdutor de posição angular é um dispositivo eletromecânico 
capaz de contar pulsos elétricos a partir do movimento rotacional do seu eixo. 
Eles convertem os movimentos (rotativos ou lineares) em impulsos elétricos de 
onda quadrada. Os pulsos são distribuídos uniformemente ao longo dos 360 
graus do giro do eixo. 
14. O que é um sensor ultrassônico? 
Sensores ultrassônicos são equipamentos que permitem a detecção de objetos 
através de ondas ultrassônicas. Seu funcionamento consiste em emitir uma onda 
ultrassônica que é refletida pelo objeto de volta ao sensor. Com este tipo de 
sensor ainda é possível determinar a distância do objeto baseado no tempo de 
retorno da onda. 
15. Quais os níveis de tensão para uma entrada digital de microcontrolador 
ser considerada nível lógico 0? E nível lógico 1? 
Para os microcontroladores da família 16F873A é considerado como nível lógico 
0 os valores de tensão entre 0 e 0,8V e nível lógico 1 os valores entre 2V e 5V. 
16. O que é spike? 
Spikes são picos de tensão de sinais que chegam ao microcontrolador. 
Dependendo dos valores destes picos o circuito interno do microcontrolador 
pode ser danificado. 
17. Quais são as técnicas para eliminar o spike? 
 Limitador de tensão: consiste em acrescentar um resistor ao circuito de 
forma que não passe tensão acima do limite especificado; 
 Circuito Schmitt Trigger; 
 Acrescentar um filtro na entrada do sinal (o filtro pode ser analógico ou 
digital). 
Outras técnicas ainda podem ser adotadas para eliminar o spike, tais cmo a 
inclusão de circuitos isoladores. 
18. O que é um opto-isolador? Qual a sua função? 
Os optos-isoladores são utilizados basicamente como isolador elétrico entre dois 
circuitos. Consiste em um LED que ao receber um sinal elétrico ativa um foto-
transistor de forma que não há conexão entre entrada e saída e, portanto, não 
há passagem de corrente elétrica. 
19. O que é um problema de bouce em chaves de contato? 
O efeito conhecido como bouce é o efeito de indicar erroneamente o 
acionamento da chave, levando o processador a acreditar que a chave foi 
pressionada mais de uma vez em intervalos muito pequenos. 
20. Cite alguns tipos de atuadores mecânicos de posição: 
Alguns exemplos de atuadores mecânicos de posição são: motores de corrente 
continua, motores de passo, servos motores entre outros. 
21. Quais as vantagens e desvantagens de um motor de passo? 
Vantagens: lógica digital; precisão no posicionamento; Controle de aceleração e 
desaceleração. 
Desvantagens: desempenho ruim em alta velocidade; complexidade na 
operação; ressonância. 
22. Como é feito o controle do servo? 
Servos motores são dispositivos que operam em malha fechada, ou seja, estão 
constantemente recebendo o sinal de controle, verificando a posição e indo para 
a posição desejada. 
23. O que é um driver de corrente? 
Driver de corrente é um circuito que tem a função de alimentar a carga com 
corrente constante. 
24. Qual a função do “diodo de roda livre”? 
Em circutos indutores emprega-se os diodos de roda livre que têm a função de 
impedir que a tensão na carga se torne instantaneamente negativa devido à 
indutância. 
Exercício 5 
1. O que é aquisição de dados? 
Aquisição de dados é o processo de obter informações do mundo real 
transformando essas informações em dados que podem ser manipulador 
eletricamente. 
2. Dê uma vantagem e uma desvantagem de sinal analógico em relação ao 
sinal digital? 
Vantagem: o sinal analógico possui uma densidade de sinal muito mais elevada 
do que o sinal digital. 
Desvantagem: O sinal analógico demora mais tempo para ser enviado/recebido 
do que o sinal digital. 
3. O que significa ADC? 
ADC é a sigla para conversor analógico-digital. 
4. Quais são os elementos de um sistema de aquisição de dados? 
Normalmente um sistema de aquisição de dados é composto por sensores, 
transdutores, condicionadores de sinais, entradas/saídas analógicas e digitais, 
conversor analógico-digital. 
5. Dê 3 tipos de conversores A/D e suas características principais: 
 Conversor A/D paralelo: é aquele em que a tensão de entrada e saída 
analógica é comparada às tensões fixas de referências para cada nível 
do código digital, do início até o fim a escala. Para uma resolução de N 
bits são necessários (2N -1) comparadores e igual quantidade de níveis 
de referência. 
 Conversor A/D tipo aproximação sucessiva: utiliza uma técnica de 
realimentação para relacionar uma tensão analógica de entrada com um 
código digital correspondente; 
 Conversor A/D tipo contador: a saída de um contador binário de N bits 
(paralelos) alimenta um conversor D/A, cuja saída é incrementada e 
dirigida para a entrada de um comparador juntamente com o sinal 
analógicoa ser digitalizado. Quando os dois sinais ficarem iguais o sinal 
de saída do comparador para os contadores binários, cujo valor nesse 
instante é colocado na saída do conversor A/D e corresponde ao valor 
digital equivalente à entrada analógica. 
6. O que é resolução em um ADC? 
 Resolução é a menor quantidade que pode ser convertida dentro da faixa 
dinâmica do sinal de entrada. Especificada pelo número de bits do conversor. 
7. O que é tensão de referência em um ADC? Qual a sua função? 
A tensão de referência representa o valor máximo obtido pelo sinal analógico e 
tem a função de diferenciar nível logico alto de nível logico baixo para sinais 
digitais. 
8. O que é condicionamento de sinais? 
Condicionar um sinal significa convertê-lo de forma adequada para interfaceá-lo 
com outros elementos. 
9. Descreva o teorema de amostragem de Nyquist: 
O teorema de Nyquist diz que um sinal analógico, limitado em banda, que foi 
amostrado pode ser perfeitamente recuperado a partir de uma sequencia infinita 
de amostras se a taxa de amostragem for maior que 2Fm, em que Fm é a maior 
frequência do sinal original. 
10. O que é efeito aliasing? 
O efeito aliasing é a superposição de espectros do sinal original após este passar 
por um filtro. 
11. Qual a função de um multiplexador analógico em um sistema de 
aquisição de dados? 
A função do multiplexador é selecionar um canal de entrada de cada vez e rotear 
o seu sinal para o ADC para digitalização. 
12. Qual a função do circuito sample and hold? 
O circuito sample and hold tem a função de fazer uma amostragem e armazená-
la estável durante a conversão. 
13. Quais as etapas para adquirir um dado digital a partir de um sinal 
analógico? 
Todos os sistemas de aquisição apresentam alguns blocos, funções, básicos. 
São eles: sensores, condicionamento de sinal, conversão A/D e processamento. 
14. Quais são os pré-requisitos para um sistema de aquisição ter boa 
precisão? 
Os pré-requisitos para um sistema de aquisição ter boa precisão são as 
precisões dos equipamentos envolvidos no sistema serem boas. 
15. Quais são os registradores de controle do ADC no PIC? 
O registrador de controle do ADC no PIC é o ADCONO. 
16. Quais são as fontes de atraso de conversão A/D no PIC? 
As fontes de atraso de conversão A/D no PIC são selecionadas através dos bits 
ADCS do registro ADCONO. 
17. O que é um comparador num PIC? 
Comparadores no PIC são utilizados para fazer interface de circuito analógicos 
para um circuito digital, comparando duas tensões analógicas e fornecendo uma 
indicação numérica das suas magnitudes relativas.