ATIVIDADE AVA

Prévia do material em texto

O computador é geralmente muito mais caro que um sistema embarcado, tem finalidades variadas e grande capacidade de processamento e armazenamento. As calculadoras, por exemplo, foram projetadas a partir de um processador para apenas calcular e exibir os valores, e com o mínimo de recursos possível para isto. Já um computador, além de também calcular, pode realizar milhares de outras tarefas. Desta forma, apesar de ser um sistema computacional, classificamos uma calculadora como um sistema embarcado, e não um computador.
Qual dos aparelhos abaixo exige uma capacidade de processamento superior a que um microcontrolador pode oferecer, necessitando de uma placa mãe com um processador, memórias e periféricos?
Escolha uma:
a. Mouse sem fio
b. Videogame moderno com gráfico de alta resolução
c. Carrinho de controle remoto
d. Impressora
e. Máquina de lavar
Os microprocessadores são mais antigos que os microcontroladores, e é difícil destacar quais as são suas diferenças, pois dentro de todo microcontrolador há um microprocessador, e eles operam em aplicações muito semelhantes. Os microcontroladores são na verdade uma evolução dos microprocessadores, uma vez que os mesmos se originaram devido a demanda da criação de SOCs (System On Chip) para acelerar o desenvolvimento de soluções para controle eletrônico na indústria.
Por que que há uma tendência na escolha de microcontroladores em detrimento aos microprocessadores para o projeto de dispositivos de automação industrial?
Escolha uma:
a.
Porque são baratos, mais práticos de serem implantados em placas eletrônicas, e possuem periféricos internos essenciais
b.
Porque possuem um número maior de periféricos externos.
c.
Porque a legislação da maioria dos países exige o uso de microcontroladores no setor industrial.
d.
Porque são menores e mais fáceis de miniaturizar.
e.
Porque foram desenvolvidos anteriormente e já estão consolidados no mercado
Apesar de haver armazenamento de informação em quase todos os periféricos internos dos microcontroladores, alguns são responsáveis por armazenar grandes volumes de dados, ou instruções de um programa, que são as memórias digitais.
O principal papel da memória EEPROM é:
Escolha uma:
a.
Armazenar as instruções referente as rotinas de interrupção, permitindo a separação do programa principal e paralelismo.
b.
Guardar os dados que são utilizados pela unidade lógica e aritmética, e depois transferi-los para o programa principal.
c.
Armazenar dados por tempo indeterminado que podem ser necessários no futuro, mesmo se for desligada, como a senha de um usuário.
d.
Guardar os dados que serão compartilhados temporariamente com os outros periféricos, principalmente os de comunicação.
e.
Reter os dados que foram resultado do processamento atual, permitindo o acesso imediato caso necessário.
ATIVIDADE APRE
Apesar de algumas arquiteturas computacionais diferentes terem sido apresentadas e implementadas com sucesso, apenas duas delas se tornaram um padrão e ditaram os rumos da computação: As arquiteturas Harvard e Von Neumann.
A arquitetura de computadores Harvard contornou o limitante do modelo de Von Neumann, permitindo uma geração de processadores muito mais poderosa. É correto afirmar que isto ocorreu na arquitetura Harvard devido a:
Escolha uma:
a.
o processador possuir mais de um núcleo, possibilitando processamento paralelo.
b.
os processadores trabalharem em rede, otimizando o processamento geral.
c.
as memórias volátil e não-volátil serem unificadas em um único espaço de memória, simplificando o acesso.
d.
Ter sido implantado o uso da memória RAM, acelerando o acesso aos dados.
e.
os programas e instruções usarem espaços de memória e barramentos distintos, permitindo paralelismo na buscas destes.
Diferentemente do microprocessador, dentro de um microcontrolador, considerado um sistema mais completo e autossuficiente, estão inclusos algumas memórias e periféricos de entrada/saída, os quais armazenam e transmitem informações constantemente durante o funcionamento.
Os programas que são executados em um microcontrolador ficam armazenados:
Escolha uma:
a. Nos barramentos
b. Na memória FLASH
c. Na memória RAM
d. Nos periféricos de E/S
e. Na CPU
Com a evolução da tecnologia, a ciência e a indústria trabalharam na integração de alguns circuitos dedicados em um único chip, gerando o microcontrolador, capaz de controlar periféricos externos de forma autônoma.
Qual dos seguintes componentes pode ser considerado um periférico interno?
Escolha uma:
a. Botão
b. Portas Digitais
c. Sensor fim-de-curso
d. Display
e. Led
SECÇÃO 2
O microcontrolador ATmega328 possui a capacidade de ter seu programa principal desviado para uma rotina de tratamento de interrupção, ou seja, sofrer interrupções.
A respeito do sistema de interrupção do ATmega328, qual das afirmativas abaixo é verdadeira?
Escolha uma:
a.
Existem apenas duas classes de interrupções: as principais, que possuem maior prioridade, e as secundárias, que precisam aguardar todas as principais serem atendidas.
b.
Existem múltiplas fontes de interrupção, mas apenas três podem estar ativas por vez, sendo que as demais ficam aguardando pelas únicas três vagas. Tudo isto é controlado pelo bit (ou flag) I, que fica dentro da ULA.
c.
Existem várias fontes de interrupção, mas somente algumas podem estar em execução simultaneamente, sendo processadas pelo núcleo ao mesmo tempo, paralelamente.
d.
Existem várias fontes de interrupção, onde todas as interrupções são ativadas através de bits individuais, nos devidos registradores, além do bit habilitador global de interrupções, encontrado no registrador de status.
e.
As interrupções são definidas como funções, que são invocadas pelo programa principal, o qual tem a responsabilidade de gerenciar o fluxo de interrupções.
Apesar da memória de dados voláteis, a RAM, ser usada para vários propósitos diferentes, existe um mecanismo universal que a utiliza na maioria dos programas, principalmente os mais extensos, o sistema de pilha.
Sobre a utilização da estrutura da pilha de dados no ATmega328, considere as seguintes afirmações:
I – Possui dois ponteiros para pilha, um que informa onde ela começa e o outro informa onde termina. Pode ser implementada tanto na memória de dados quanto na de programa, e precisa estar em todas as aplicações.
II – A área de memória destinada à pilha se encontra nos últimos endereços do espaço de memória de dados, e os dados são alocados nela seguindo o esquema LIFO – Last In First Out, ou “o último a entrar é o próximo a sair”.
III – A pilha opera orientada pelo registrador especial ponteiro de pilha, que indica onde está (endereço) o último elemento da pilha. Como é implementada de maneira inversa, esse ponteiro decrementa quando entra um novo elemento na fila, e incrementa quando algum sai.
IV – A pilha é usada exclusivamente para armazenar as variáveis globais do programa usuário e tem seus valores sempre duplicados na memória de dados permanentes, a EEPROM. Isto serve para não haver perda de dados nas situações indesejadas de falta de energia.
 
Qual das alternativas abaixo representa corretamente a ordem das afirmações que são ou não verdadeiras?
Escolha uma:
a. V, F, V, V
b. F, V, V, F
c. F, V, F, V
d. V, F, F, V
e. F, V, V, V.
A arquitetura do ATmega328 é constituída por alguns elementos conectados ao núcleo, através de barramentos de endereços, instruções e dados. Esses elementos são basicamente memórias, periféricos internos e sistema de geração de sinais de relógio.
Qual dos grupos abaixo possui apenas elementos que estão no interior do núcleo, ou seja, na CPU?
Escolha uma:
a. Registrador de Status, Registradores gerais, ULA, ponteiro de programa e Unidade Central de Controle.
b. Memória FLASH, Portas Digitais, Registradores Gerais e conversor A/D.
c. Sensor interno de temperatura, memória de programa, ULA, temporizador e ponteiro de pilha.
d. Ponteiro de programa, memória EEPROM, Unidade central de controle,Portas Digitais e pilha de dados.
e. Registradores gerais, ponteiro de pilha, temporizador, memória FLASH e Registrador de entradas digitais.
ATIVI APREN
Apesar do núcleo do microcontrolador não possuir o papel de armazenar massas de dados, algumas informações importantes ficam temporariamente retidas, ou nos registradores de propósito geral, ou em alguns registradores especiais, como os ponteiros de programa e de pilha, e o registrador de status.
As informações contidas no Registrador de Status são importantes para o programa porque:
Escolha uma:
a.
representam os dados mais importantes e que devem ficar armazenados para processamentos futuros.
b.
auxilia o programa a decidir se as variáveis serão guardadas na memória RAM ou na memória EEPROM.
c.
informa se o resultado das operações está matematicamente incoerente com os valores esperados pelo algoritmo.
d.
refletem como foi o resultado da última operação, decidindo e desviando o fluxo do programa através de operações condicionais.
e.
são os valores das constantes usadas pelo programa atual, que devem ficar no núcleo para rápido acesso.
A arquitetura de qualquer microcontrolador é caracterizada, entre outas coisas, pelas dimensões ou larguras dos barramentos internos, como são as conexões entre o núcleo, memórias e periféricos internos, e o tamanho das memórias. No microcontrolador Atmega328, esses parâmetros foram escolhidos para prover uma estrutura eficiente para o conjunto de recursos disponíveis.
A respeito da arquitetura e barramento do ATmega328 considere as seguintes afirmações.
I – Os endereços das memórias são de 8 bits, e armazenam dados de 16 ou 32 bits, o que define o número de bits do processador.
II – O contador de programa (PC) só pode assumir valores pares, pois as memórias armazenam dados de 8 bits em cada endereço e as instruções são todas de 16 ou 32 bits.
III – As memórias de dados e de programa possuem barramentos diferentes, tanto para seus conteúdos quanto endereços, pois a arquitetura adotada por esse chip é do tipo Harvard.
IV – As instruções são de 8 bits e manipulam dados que podem ser de 8, 16 ou 32 bits, dependendo da necessidade de processamento.
Considerando a sequência, qual das alternativas abaixo retrata corretamente quais afirmações são falsas e quais são verdadeiras?
Escolha uma:
a. F, F, V, F
b. F, V, V, F
c. F, V, V, V
d. V, V, F, F
e. F, V, F, V
O núcleo possui um pequeno espaço de memória volátil, onde se encontram os 32 registradores de propósito geral, ou registradores de trabalho, muito utilizados durante a execução do programa embarcado.
Os registradores de propósito geral são usados para:
Escolha uma:
a.
Calcular operações lógicas e aritméticas e transferir os resultados para a ULA.
b.
Armazenar os valores que serão processados pela ULA, pois têm acesso direto e exclusivo.
c.
Receber as instruções das rotinas de interrupção para paralelizar o tratamento.
d.
Armazenar os resultados dos processamentos por tempo indefinido para futuras decisões.
e.
Guardar instruções do programa que podem ser utilizadas em qualquer momento
SEÇÃO 3
O processo de criação de um programa computacional, em qualquer linguagem que seja, conta com o uso de algumas diretivas para auxiliar na construção do código.
Na linguagem assembly, qual é a finalidade das diretivas de programação?
Escolha uma:
a.
Garantir que as variáveis serão alocadas no núcleo para processamento de maneira adequada.
b.
Atuam na definição dos formatos dos dados que serão manipulados pelo programa, onde cada um deles terá uma forma de ser processado individualmente.
c.
Servem para definir como será o andamento do programa, selecionando quais instruções de salto serão executadas.
d.
São comandos que são executados antes de compilação (também chamadas de diretivas de pré-compilação). Estes comandos não se tornam instruções que serão executadas.
e.
São usados para o compilador listar todas as sub-rotinas ou funções que serão executadas pelo programa principal, bem como o momento em que estas devem ser invocadas.
O processo de criação de um programa computacional, em qualquer linguagem que seja, conta com o uso de algumas diretivas para auxiliar na construção do código.
Na linguagem assembly, qual é a finalidade das diretivas de programação?
Escolha uma:
a.
Garantir que as variáveis serão alocadas no núcleo para processamento de maneira adequada.
b.
Atuam na definição dos formatos dos dados que serão manipulados pelo programa, onde cada um deles terá uma forma de ser processado individualmente.
c.
Servem para definir como será o andamento do programa, selecionando quais instruções de salto serão executadas.
d.
São comandos que são executados antes de compilação (também chamadas de diretivas de pré-compilação). Estes comandos não se tornam instruções que serão executadas.
e.
São usados para o compilador listar todas as sub-rotinas ou funções que serão executadas pelo programa principal, bem como o momento em que estas devem ser invocadas.
Apesar de todos os dados serem armazenados no sistema na forma de bits (ou sequência de bits) existem outras formas de representar valores na escrita do programa. Isto serve para auxiliar os programadores, permitindo que um mesmo valor possa ser representado por várias maneiras diferentes, de acordo com o formato de dados que se deseja usar no contexto em questão.
Considerando os formatos de dados suportados pelos microcontroladores AVR em linguagem Assembly, analise as seguintes afirmações:
I – A representação numérica hexadecimal é considerada a forma padrão e é identificada pelo prefixo HEX.
II – Os números representados na forma binária estão na sua forma mais bruta, onde é possível ver, de maneira direta, os valores dos bits que estarão na memória, e são identificados pelo prefixo 0b.
III – Os valores representados na forma decimal são os únicos que não possuem prefixo ou acentuação, sendo escritos da maneira que utilizamos os números naturalmente.
IV – Também é possível representar valores diretamente como caracteres, seguindo as normas da tabela ASCII, e estes são determinados pelo uso de aspas simples.
A respeito das afirmações, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Escolha uma:
a. F, V, V, V
b. F, F, V, V
c. F, F, V, F
d. V, F, V, V
e. F, V, F, V
O microcontrolador ATmega328 atua sobre o conjunto de instruções do núcleo AVR, as quais estão classificadas basicamente em quatro grandes grupos: instruções aritméticas/lógicas, instruções de transferência de dados, instruções de desvio de programa, e instruções de controle interno do microcontrolador. As instruções de transferência de dados são sempre grande parte do corpo do código, uma vez que todos os dados, antes de serem processados, devem ser transferidos para o núcleo, e grande parte dos resultados deve ser devolvida para a memória.
A respeito das instruções de transferência de dados para a programação de microcontroladores AVR em assembly, podemos afirmar que:
Escolha uma:
a.
a instrução OUT é usada para armazenar valores de constantes ou variáveis na memória de programa, para que estes possam ser posteriormente encontrados pelo programa para processamento.
b.
a instrução LDI significa carregamento indireto, e deve ser usada para transferir dados para a memória de maneira indireta, por meio de registradores usados como ponteiros.
c.
a instrução MOV serve para mover dados entre quaisquer endereços de memória, e para ambas as memórias de dados e de programa.
d.
as instruções LDS e STS servem apenas para trocar informação entre os registradores de trabalho e a ULA, muito úteis em processamento paralelizado.
e.
a instrução IN serve para trazer dados que estão na memória de entrada e saída, mapeada sobre a memória de dados, para dentro do processador, nos registradores de propósito geral.
ATIV APREN
Existem muitas formas de se criar um programa computacional, o que pode ser feito através de várias linguagens de programação. Algumasdelas foram criadas para fins específicos, como desenvolvimento de jogos, e outras serviram apenas de base para a construção de linguagens mais avançadas. Apesar de que algumas dessas linguagens não terem prosperado como se imaginava, muitas delas, modernas ou não, se tornaram um padrão mundial e são usadas atualmente pelos desenvolvedores de tecnologia da informação, como o Java, por exemplo.
Em relação a construção de programas embarcados em linguagens de máquinas, é correto afirmar que:
Escolha uma:
a.
era usada nos primeiros códigos e está em desuso, uma vez que linguagens de mais alto nível permitem um desenvolvimento muito mais rápido e eficiente.
b.
se deve para a construção de máquinas de calcular que usam esta linguagem para a construção de suas memórias internas.
c.
é aplicada exclusivamente para protocolos de troca de informações entre computadores.
d.
é usada na criação de sistemas em rede, que devem usar essa linguagem nas mensagens trocadas.
e.
se perpetuou no mercado e é usada até hoje com linguagem predominante na construção de sistemas embarcados modernos.
O microcontrolador ATmega328 atua sobre o conjunto de instruções da AVR. Essas instruções estão classificadas basicamente em quatro grandes grupos: instruções aritméticas/lógicas, instruções de transferência de dados, instruções de desvio de programa, e instruções de controle interno do microcontrolador. Os caminhos percorridos pelo programa em seu fluxograma são feitos pelas instruções de desvio, que podem ser incondicionais, ou condicionadas à algum resultado usado como critério de decisão. Cada uma delas tem um propósito específico e deve ser usada no contexto apropriado para surtir o efeito desejado.
Em relação a instrução em assembly para o AVR de mnemônico BREQ, está correto afirmar que:
Escolha uma:
a.
desviar o programa para onde seu rótulo indica, independentemente de qualquer resultado anterior.
b.
desviar o programa para onde o seu rótulo aponta, caso o resultado da última operação seja zero.
c.
processar o último dado que foi transferido para o núcleo, indicado pelo rótulo junto à instrução.
d.
invocar a sub-rotina que é indicada pelo seu rótulo, independentemente de qualquer resultado anterior.
e.
transferir o dado que está onde o seu rótulo aponta, para que este possa ser processado no núcleo.
Todos os programas de computador escritos carregam consigo um algoritmo correspondente, que pode ser representado em um fluxograma. O que acontece na prática é que alguns programadores constroem o fluxograma antes do código, já outros programadores preferem programar diretamente. Esse fluxograma determina o comportamento do processo, de acordo com a ocorrência dos eventos tratados. Existem vários padrões de fluxogramas e modelos de algoritmos já estabelecidos, que se aplicam para as mais diversas situações e finalidades.
Pensando exclusivamente em programação para sistemas embarcados, considere as seguintes afirmações sobre o fluxo do código:
I – O sistema inicia-se em um loop infinito, onde permanece até que hardware seja todo ajustado, e em seguida entra em uma fase de “finalização”, onde executa os comandos necessários, encerrando assim o seu trabalho.
II – O programa principal se mantém sempre atualizando os valores das saídas, independente dos estados das entradas, que são usadas apenas para processamentos internos. 
III – Antes do sistema entrar no seu ciclo de trabalho, em um loop infinito, este deve ser inicializado, o que ocorre apenas uma vez, e serve para configurar o conjunto para operar propriamente.
III – Os desvios condicionais do fluxo do programa não podem ser usados em processos que controlam apenas uma saída, pois esta deve ser tratada na função principal do código.
Considerando as afirmativas, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Escolha uma:
a. F, V, V, F
b. F, V, V, V
c. V, F, F, F
d. F, F, V, F
e. F, F, V, V
Independentemente do tipo ou porte do sistema computacional, todos eles possuem um núcleo de processamento, a CPU. Em seu interior ficam os registradores de trabalho, a ULA (responsável pelas operações lógicas e aritméticas), apontadores de programa e dados, e o indispensável registrador de status, que armazena informações importantes para o funcionamento conjunto.
Considerando o microcontrolador ATmega328, qual registrador é responsável em armazenar informações sobre o resultado da última operação lógica ou aritmética, que podem ser uteis para a tomada de decisões do programa, além do bit I, que controla a ativação global das interrupções?
Escolha uma:
a. Registrador de programa.
b. Registrador de status
c. Registrador de ponteiro de programa
d. Registrador de ponteiro de pilha.
e. Registrador de controle de memória
No microcontrolador ATmega328, o barramento de dados é de 8 bits, mesma largura da memória de dados. Esse espaço de memória, onde fica a região de RAM para o programa usuário, é usado para a manipulação de dados voláteis, úteis por apenas pouco tempo, e que são perdidos quando a energia de alimentação acaba. O acesso a esses dados é paralelo ao das instruções, uma vez que esse microcontrolador incorpora a arquitetura Harvard.
A respeito do espaço de memória de dados do ATmega328, qual das seguintes afirmações é verdadeira?
Escolha uma:
a. Contempla, além da memória RAM, apenas os 32 registradores de trabalho, que apesar de estarem no núcleo, são mapeados nesse espaço.
b. Possui na parte final, além da RAM, uma parte reservada para o boot programa, ou seja, o programa de inicialização do sistema.
c. Engloba o endereçamento da RAM, dos 32 registadores gerais e dos registradores de E/S, os quais são as interfaces entre os periféricos internos e o processador, tanto para controle quanto dados.
d. Possui uma área reservada para armazenar previamente as próximas rotinas que serão executadas, gerando paralelismo e maior eficiência.
e. Não comporta outros registradores, é exclusiva e integralmente reservada para SRAM, armazenamento de dados voláteis.
Os microprocessadores são mais antigos que os microcontroladores e, de fato, é difícil falar em diferença entre eles, pois dentro de todo microcontrolador há um microprocessador, além de outros componentes. O conceito sobre a diferença é basicamente: O microprocessador não possui periféricos e memória interna, ao contrário do seu sucessor. O processador é composto apenas pelo núcleo a as conexões (barramentos), através de seus pinos. Ele não é capaz de armazenar massas de dados, acionar periféricos, nem mesmo de tomar decisões sozinho, sem um programa para conduzi-lo. Seus componentes internos são os registradores de trabalho, unidade de controle central, a unidade lógica e aritmética, ponteiros e registrador de controle e status. O microcontrolador é uma evolução na construção do microprocessador, pois possui em seu interior alguns circuitos importantes para o funcionamento do sistema, como memórias, circuitos osciladores, temporizadores, periféricos de E/S, entre outros. No entanto, alguns aparelhos computacionais modernos utilizam um microprocessador em seu controle central, ao invés de um microcontrolador.
Em quais casos um microprocessador deve ser usado para gerenciar um sistema computacional, ao invés de um microcontrolador?
Escolha uma:
a. Quando o dispositivo for de baixo custo.
b. Quando um microprocessador se mostra mais lento, consumindo menos energia.
c. Quando houver demanda de mais processamento dos que são disponíveis nos microcontroladores.
d. Quando o sistema deve ser produzido em larga escala.
e. Quando o programa a ser embarcado precisa ser desenvolvido em assembly.
No conjunto de instruções dos microcontroladores AVR, como em todos os outros, existem tipos bem definidos de instruções, como as instruções de transferência de dados e as de operações lógicas e aritméticas. As instruções de controle já são especificas para cada arquitetura, ou família de microcontroladores, e as funções de desvio podem ser incondicionaisou condicionadas ao resultado de algum evento.
Qual é a finalidade da instrução em Assembly BRNE, para os microcontroladores AVR?
Escolha uma:
a. Transferir o dado que está em um dos registradores de trabalho para o endereço de memória de dados indicado no rótulo da instrução.
b. Transferir o dado que está na posição de memória de dados apontado pelo rótulo que vem junto a instrução.
c. Invocar a sub-rotina que está indicada no rótulo da instrução, independentemente de qualquer condição lógica.
d. Funciona como uma diretiva de compilação, definindo um rótulo a ser substituído por ser valor associado na hora da compilação.
e. Desviar o fluxo do programa para onde aponta o rótulo da instrução, mas apenas se o resultado da última operação não tenha sido nulo (zero).
Os programas embarcados podem ser construídos a partir de inúmeros fluxogramas ou algoritmos diferentes, no entanto todos eles seguem um padrão básico. O sistema pode ser sequencial, ou combinacional, dependendo da natureza do problema.
O algoritmo apresentado na figura a seguir corresponde ao controle de um semáforo de veículos a partir de apenas um botão de pedestre, o qual tem sempre prioridade. 
Figura: Algoritmo para controle de semáforo
Fonte: Elaborada pelo autor
A partir do fluxograma da figura, considere as seguintes afirmações:
I- O processo em questão é considerado um sistema sequencial, e não combinacional.
II- Não é típico de um sistema embarcado, uma vez que não há encerramento do programa, ou seja, este nunca termina o seu trabalho.
III- É integralmente combinacional, pois o fluxo é ditado por decisões binárias, do tipo sim ou não.
IV- É um tipo de modelo que só permite a análise teórica, pois não pode ser implementado na prática, em um programa embarcado. 
Considerando a sequência, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Escolha uma:
a. V, F, F, V
b. V, V, F, F
c. V, F, F, F
d. V, F, V, F
e. F, F, V, F