Circuitos Integrados e Comunicação Aula 2

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Circuitos Integrados (C.I)
Introdução
• Um circuito integrado é comumente referenciado como um CHIP.
• Coleção de elementos eletrônicos (resistores, diodos, transistores) fabricados 
em um pedaço de material semicondutor (Silício ou Germânio) conhecido 
como substrato
• O invólucro de um dado circuito integrado apresenta 4 finalidades:
• Proteção da pastilha silício contra a ação do meio ambiente, o qual, 
evidentemente, pode alterar as características do circuito.
• Proteção mecânica da pastilha.
• Prover um meio simples de interconexão do circuito em questão, com outros 
componentes.
• Servir como dissipador para o calor gerado dentro da pastilha de silício.
Evolução dos CI
Tipo de Escala Sigla Quantidade de Portas
Integração de Pequena 
Escala
SSI < 12 
Integração de Média 
Escala
MSI 12 a 99
Integração de Larga Escala LSI 100-500 a 10.000-20.000
Integração escala muito 
ampla
VLSI > 100.000
Vantagens do uso C.I.
• Redução de custos, peso e tamanho
• Economia na produção
• Aumento da confiabilidade
• Maior velocidade de trabalho
• Menor consumo de energia
• Redução dos erros de montagem
• Simplifica a produção industrial
Limitações do C.I.
• Limitação nos valores das resistência e coordenadores a integrar.
• Não suportam altas tensões e correntes 
• Limitações nas tensões de funcionamento (aquecimento)
• Reduzida potência da dissipação 
Terminologias de C.I.
• Fant-out
• Número máximo de entradas lógicas que uma saída pode acionar com 
segurança.
Terminologia C.I.
• ATRASO DE PROPAGAÇÃO
• tPLH - Tempo de atraso de nível baixo para alto
• tPHL - Tempo de atraso de nível alto para baixo
Encapsulamento de C.I. – Tipos de Capsulas
• Cápsulas com filas de pinos (SIL, DIP, QIL)
• Cápsulas planas (Flat-Pack)
• Cápsulas TO-5 (Cilíndricas)
• Cápsulas especiais
Encapsulamento de C.I. – Tipos de Capsulas
• Cápsulas com filas de pinos (SIL, DIP, QIL)
SINGLE IN LINE (SIL) DUAL IN LINE (SIL)
QUAD IN LINE (QIL)
Encapsulamento de C.I. – Tipos de Capsulas
• Cápsulas planas (Flat-Pack)
Encapsulamento de C.I. – Tipos de Capsulas
• Cápsulas TO-5 (Cilíndricas)
Enquanto TO-5 são de
material metálico, as demais
podem ser plásticos ou
cerâmico
Encapsulamento de C.I. 
– Tipos de Capsulas
• Tipos de cápsulas em SMT
• Três tipos básicos de cápsulas de circuitos integrados 
em SMT (Surface Mount Technology) 
• SOIC – Small-Outline Integrated Circuit
• Semelhante ao DIP em miniatura e com os pinos 
dobrados 
• PLCC – Plastic-Leaded Chip Carrier 
• tem os terminais dobrados para debaixo do corpo 
• LCCC – Leadless Ceramic Chip Carrier 
• Não tem pinos, no lugar existem contatos 
metálicos moldados na cápsula cerâmica
Encapsulamento de C.I. – Tipos de Capsulas
• Grid Array (GA) 
• Ball Grid Array (BGA) 
• Esferas de contato em grade 
• Pin Grid Array (PGA) 
• Pinos no local de esferas 
• Land Grid Array (LGA) 
• BGA sem esferas de soldas 
BGA
PIN
LGA
Encapsulamento de C.I. – Tipos de Capsulas
Aula 3 – Sistemas 
Embarcados
Von Neumann
• Arquitetura Simples
• Mesmo barramento para buscar instrução e dados
• Acesso mais lento – Processa-se uma única instrução por vez
• Utiliza CISC
• Exemplos de Processadores:
• 4004 – 46 instruções
• 8080 – 78 instruções
• 8051 – 111 instruções
• 0085 – 150 instruções
• Z85 – mais de 500 instruções
8051
8051
8051
Von Neumann
Von Neumann
• Possuir uma unidade de processamento central, para a execução de 
operações lógicas e aritméticas;
• Possuir uma unidade de controle, responsável por determinar 
o sequenciamento das instruções a serem executadas por meio de sinais 
de controle;
• Instruções dos programas armazenadas de maneira sequencial, facilitando 
a busca;
• Existência de registadores dedicados ao armazenamento dos operandos e 
dos resultados das operações;
• Unidade de armazenamento central, na qual são guardados programas e 
dados, de forma compartilhada;
Harvard
• Arquitetura complexa
• Barramentos Distintos para instruções e dados
• RISC
• Permite Pipeline
• Exemplo
• PIC – 35 instruções
• Processadores Intel e AMD.
Harvard
RISC x CISC
Clock e Desempenho
• Nº de Ciclos digitais executados a cada segundo.
• O desempenho de um computador é bastante relacionado à 
velocidade do clock.
• Dois tipos de clocks
• Interno
• Define a velocidade com o que as instruções são executadas pelo processador
• Externo
• Define a velocidade com que os dados trafegam pelos barramentos.
Controladores de Sinais Digitais
• “Um controlador digital é fisicamente implementado como uma 
rotina ou programa a ser executada sobre um microprocessador ou 
microcontrolador”
• Operações habituais:
• multiplicação e transferência de memória, consecutivos
Controladores de Sinais Digitais
• Compressão e Descompressão de Sinais
• Celulares
• Câmeras
• Filtragem
Comunicação
• Paralela
• Serial
• USB
• Firewire
• Ethernet
• Rádio
• WiMax
Comunicação Paralela
• Transmissão de 8 bits independentes
• Modos de Operação
• SPP (Standard Parallel Port) : método unidirecional de baixa velocidade.
• EPP (Enhanced Parallel Port): método avançado bidirecional de maior 
velocidade, utiliza o processador para transferência de dados.
• ECP (Enhanced Capabilities Port): método avançado bidirecional de maior 
velocidade, sem a necessidade de utilizar o processador para transferência de 
dados.
• Distância de 8 metros
• Baixa imunidade a ruídos
• Simples utilização
Comunicação Paralela
Nome da Porta End. Hexadecimal End. Decimal
LPT1 378h 888
LPT2 278h 632
Comunicação Serial
• Transmissão de dados mais comum entre dispositivos embarcados
• Envio de bits acontece de forma serial.
• Fila – única via
• Dois canais de transferência são utilizados.
• Tx
• Rx
• Controle de tráfego
• Um bit de início
• Sete ou oito bits de dados
• Bit de paridade
• Um ou dois bits de parada
• Totalizando dez bits para enviar um único caractere.
Comunicação Serial
• Definição de Padrões entre transmissor e receptor:
• Baud rate – Bits por segundo: taxa de transmissão serial dos bits.
• Character Length – Bits de dados: é o número de bits de um caractere. Esse campo é 
tipicamente selecionada para 8 bits.
• Parity – Paridade: é um bit configurado 0 ou 1, para assegurar que o numero total de 
bits 1 no campo de dados seja par ou ímpar, como desejado.
• Start and Stop Bits - Bits de parada: bit que determina o início e o fim do bloco, 
pode ser 0 ou 1.
• Flow Control – Controle de fluxo – pode ser feito por hardware ou software. 
Negocição por hardware usa linhas de controle transmitir o sinal e receber as 
condições.
• Data Set Ready
• Data Terminal Ready
• Clear to Send
• Request to Send
Comunicação Serial
Comunicação USB
• Barramento Serial Universal (Unversal Serial BUS)
• Permite a expansão externa de um dispositivo para uma comunicação 
com até 127 dispositivos.
• Plug and play – não há necessidade de fazer configurações de 
recursos de hardware.
• On the fly
Comunicação USB - Arquitetura
Aplicativo
API Driver Cliente
Driver USB
Driver do
Controlador
Host
Controlador
Host
Driver USB
Software Hardware
Depende do tipo de periférico; é a 
interface de software entre um 
conjunto de rotinas da API e as 
rotinas USB
É a camada que torna o acesso ao 
Controlador Host mais amigável, 
definindo um grupo de rotinas a 
serem chamadas pelo Driver Cliente.
É a interface de software que realiza 
os acessos de I/O propriamente 
ditos; depende do tipo de 
controlador.
É o circuito que processaeletronicamente e deixa disponíveis 
os dados de tráfegos via usb
API (Application Programming Interface) é uma coleção de rotinas, com chamadas padronizadas, 
que os aplicativos utilizam para lançar mão dos recursos do computador e do sistema operacional.
Comunicação USB - Arquitetura
Comunicação USB – Características de 
Operação
• Fácil instalação de periféricos
• Adição de dispositivos on the fly.
• Oferecer um tipo único de conector, simples e barato, para encaixe.
• Aceitar até 127 interfaces, contra um máximo de 10 dos padrões 
anteriores.
• Implementar um controle interno de consumo, onde o periférico USB 
automaticamente se desconecte, não consumindo potência, quando 
estiver ocioso.
• Especificar um protocolo de comunicação com detecção e supressão 
automática de erros de transmissão.
Comunicação USB – Características de
Operação
• Boa taxa de transmissão
• Versões 1.0/1.1
• 1,5 Mb/s (low speed)
• 12 Mb/s (full speed)
• Versão 2.0
• 480 Mb/s (high speed)
• Versão 3.0
• 4,8 Gbps
• Tamanho máximo do cabo não deve ultrapassar 5m.
Comunicação USB – Barramento Físico
Pino Sinal Cor
1 Vbus (+5V) Vermelho
2 D- Branco
3 D+ Verde
4 GND Preto
Full Speed Device Low Speed Device
Comunicação USB – Comunicação Serial
Estado D+ D-
J Alto Baixo
K Baixo Alto
SE0 ou reset Baixo Baixo
Estado D+ D-
J Baixo Alto
K Alto Baixo
SE0 ou reset Baixo Baixo
12Mb/s
1,5Mb/s