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Universidade Anhembi Morumbi Gabrielli Katherin Martins 21339703 Isabella Anselmo de Oliveira 21375598 Luiz Henrique da Silva Rodrigues 21438729 Melissa Menezes Teixeira 21450247 Vandinete Moreno de Souza 20985377 Microprocessadores e Microcontroladores São Paulo 2020 Universidade Anhembi Morumbi Gabrielli Katherin Martins 21339703 Isabella Anselmo de Oliveira 21375598 Luiz Henrique da Silva Rodrigues 21438729 Melissa Menezes Teixeira 21450247 Vandinete Moreno de Souza 20985377 Microprocessadores e Microcontroladores Pesquisa apresentada à disciplina Fundamentos para computação, à Universidade Anhembi Morumbi, como quesito para obtenção de nota para Atividade prática supervisionada. Sobre as orientações de Bruno Henrique Oliveira Mulina. Osasco, 10 de junho de 2020 São Paulo 2020 Universidade Anhembi Morumbi Gabrielli Katherin Martins 21339703 Isabella Anselmo de Oliveira 21375598 Luiz Henrique da Silva Rodrigues 21438729 Melissa Menezes Teixeira 21450247 Vandinete Moreno de Souza 20985377 Microprocessadores e Microcontroladores Pesquisa apresentada à disciplina Fundamentos para computação, à Universidade Anhembi Morumbi, como quesito para obtenção de nota para Atividade prática supervisionada. Osasco __/__/2020 _____________________________ Orientador: Bruno Henrique Oliveira Mulina São Paulo 2020 Resumo Atualmente os microcontroladores e microprocessadores cumprem um papel fundamental, pois estão presentes em praticamente todos os equipamentos eletroeletrônicos, como por exemplo, em máquinas e dispositivos indústrias, sistemas de supervisão, veículos, brinquedos, eletrodomésticos, controle de processos e diversas outras aplicações. Além disso, a variedade de microcontroladores disponíveis no mercado é ampla, causando dúvidas nos estudos de iniciantes, na área de desenvolvimento em projetos que envolvem microcontroladores. Muitas vezes, a escolha incorreta do microcontrolador pode causar dificuldades, podendo super ou subdimensionar o microcontrolador para uma determinada aplicação prática. Assim no decorrer do trabalho pretende-se demostrar as diferenças de funcionalidade, operações físicas, construtivas, execução de tarefas, velocidade de processamento, entre outras características referentes ao Arduino Palavras-chaves: Arduino, microcontroladores e microprocessadores. Abstract Currently, microcontrollers and microprocessors play a fundamental role, as they are present in practically all electronic equipment, such as, for example, in electronic machines and devices, supervision systems, vehicles, toys, appliances, process control and several other applications. In addition, a variety of microcontrollers available on the market is wide, causing doubts in the studies of beginners, in the area of project development involving microcontrollers. Often, an incorrect choice of microcontroller can cause difficulties, and can be over or under-sized or microcontroller for a specific application. Thus, in the course of the work, it will be demonstrated as differences in performance, physical, constructive operations, task execution, processing speed, among other characteristics related to Arduino Keywords: Arduino, microcontrollers and microprocessors. Lista de ilustrações Figura 1 - Microcontrolador .................................................................................................................. 10 Figura 2 - Microprocessador ................................................................................................................. 11 Figura 3- Arduino ................................................................................................................................... 13 Lista de tabelas Tabela 1: Microprocessador Tabela 2: Microcontrolador Tabela 3: Arduino. Sumário 1. Introdução ........................................................................................................... 9 2. Microcontrolador e Microprocessador ........................................................... 10 2.1 Diferenças entre microprocessador e microcontrolador. .......................... 11 2.2 Vantagens/desvantagens. ......................................................................... 12 3. Arduino ................................................................................................................. 13 3.1 Vantagens e desvantagens do arduino ........................................................ 14 4. Conclusão ......................................................................................................... 15 5. Referências ....................................................................................................... 16 9 1. Introdução Os microcontroladores são capazes de realizar cálculos aritméticos através de amostras, e/ou dados recebidos, tomar decisões, também podem ser implantados em aplicações de inteligência artificial, internet das coisas (IoT), processamento de imagem e som e uma infinidade de aplicações, tornando-se um dos grandes responsáveis pela evolução tecnológica cotidiana. Com base nas tendências de expansão exponencial nos circuitos eletrônicos, podemos afirmar que é extremamente importante o estudo dos microcontroladores. Um microprocessador é um circuito integrado (“chip”) capaz de executar instruções, tendo com sua principal parte a Unidade Central de Processamento (CPU). Com o avanço tecnológico na área da microeletrônica, outras características vêm sendo incorporadas ao longo das últimas décadas aos microprocessadores, como unidades de gerenciamento de memória, memória cache, coprocessador numérico. Arduino é uma plataforma de computação física, um sistema digital ligado a sensores e atuadores, que possibilitam a construção de sistemas que percebam a realidade e retornem com ações físicas. 10 2. Microcontrolador e Microprocessador Microcontrolador é uma placa de circuito integrado que contém um núcleo de processamento, memória e periféricos (principalmente de entradas e saídas). Essa placa permite uma realização infinita de atividades de automação, junto ao computador e internet, isso tudo, através do uso da programação. Na área de segurança por exemplo, podemos usar microcontroladores juntos com sensores, fechaduras eletrônicas e alarmes, para reger o sistema de vigilância de um negócio. Os componentes de um microcontrolador podem variar de acordo com o fabricante, porém, os elementos principais para o obter são: O núcleo que é responsável pelo processamento, clock um oscilador que gera uma onda quadrada para o funcionamento do núcleo e periféricos, Memória RAM que é usada para guardar informações gerais do usuário, dados do microcontrolador e controle de dados e periféricos (memoria volátil), memoria ROM, é onde fica armazenado o programa feito pelo usuário (Memoria não volátil) e por último os periféricos que são circuitos internos que realizam funções especificas e são controlados de acordo com a programação do usuário. Figura 1 - Microcontrolador Fonte: https://sites.google.com/site/sitexlipehomenew/microcontroladores, 2019. Microprocessador é um dispositivo lógico programável em um único chip de silício, concebido sob a tecnologia VLSI (circuito integrado em alta escala). Ele executaoperações aritméticas, logicas booleana, tomada de decisões, além de entrada e saída, permitindo comunicação com dispositivos periféricos, agindo sobre controle de um programa armazenado em memória. https://sites.google.com/site/sitexlipehomenew/microcontroladores 11 Sobre seu funcionamento, o microprocessador lê cada uma das instruções armazenadas na memória, manipula dados de acordo com o código especificado da instrução , obtém operando quando necessário, podendo ainda, ler dados de dispositivos de entrada e enviar dados para dispositivos de saída. A principal funcionabilidade de um microprocessador é executar instruções, ele possui unidades básicas, Unidade logica aritmética (ULA), responsável pelas operações logicas e aritméticas e a unidade de controle (UC), responsável pela decodificação e execução das instruções, fornecendo sinais de temporização para diversas partes do processador e do computador, além dos registradores que armazenam informações binarias. Figura 2 - Microprocessador Fonte: https://sites.google.com/site/sitexlipehomenew/microprocessadores, 2019. 2.1 Diferenças entre microprocessador e microcontrolador. Tanto o Microprocessador quanto o Microcontrolador realizam as operações de buscar as instruções na memória e executar essas instruções, sendo elas operações lógicas ou aritméticas. Os resultados dessas execuções são enviados para dispositivos de saída. Porém, há diferença entre eles. https://sites.google.com/site/sitexlipehomenew/microprocessadores 12 O microprocessador é um circuito integrado que é responsável pelo processamento de dados, funciona como uma unidade lógica e aritmética e possui diversos registradores especiais, porém é necessário o envio de ordens externas e ter outros componentes externos para o correto funcionamento. Por sua vez, o microcontrolador é também um microprocessador, porém possui memória RAM, memória ROM, portal serial, contadores, temporizadores, conversores e portas de I/O, tudo em um único circuito integrado, dispensando outros componentes externos. Resumidamente, ele funciona como um microcomputador. 2.2 Vantagens/desvantagens. Tabela 1: Microprocessador Vantagens Desvantagens Velocidade de processamento Pouco espaço Rapidez no deslocamento de dados Limitações de espaço Processamento complexos Necessário componentes para funcionalidade Multitarefas Maior probabilidade de erros Não processa sinais analógicos diretamente Alto custo Tabela 2: Microcontrolador Vantagens Desvantagens Baixo custo Monotarefa Baixo consumo de energia Monoprogramável Funcionalidade dependente Manutenção complexa Tamanho reduzido Placa de circuito impresso (Implica em projeto eletrônico Praticidade Demanda tempo e conhecimento de programação 13 3. Arduino Figura 3- Arduino Fonte: https://roboticabetim.com.br/wp-content/uploads/2020/01/arduinos.jpeg, 2020. Arduino é uma plataforma de computação física, um sistema digital ligado a sensores e atuadores, que possibilitam a construção de sistemas que percebam a realidade e retornem com ações físicas. O Arduino pode ser usado para desenvolver artefatos interativos stand-alone ou conectados ao computador através de Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data ou SuperCollider. É logicamente programável, portanto, é possível criar programas, utilizando uma linguagem própria baseada em C/C++, que, quando implementadas fazem com que o hardware execute certas ações. O arduino é um microcontrolador, ou seja, ele é indicado para projetos eletrônicos e elétricos de controle de hardware, como sensores e motores. Ele foi projetado com a finalidade de ser de fácil entendimento, programação e aplicação, além de ser multiplataforma, ou seja, podemos configurá-lo em ambientes Windows, GNU/Linux e Mac OS. É uma ferramenta de controle de entrada e saída de dados, que pode ser acionada por um sensor (por exemplo, um resistor dependente da luz - LDR) e que, logo após passar por uma etapa de processamento, o microcontrolador, poderá acionar um atuador (um motor por exemplo). https://roboticabetim.com.br/wp-content/uploads/2020/01/arduinos.jpeg 14 3.1 Vantagens e desvantagens do arduino Tabela 3: Arduino. VANTAGENS DESVANTAGENS Ajuda em fóruns: como o arduino é open source existem vários fóruns de discussão para tirar dúvidas sobre. O melhor para aplicações em tempo real de hardware, software e IDE, e de código aberto; Preço baixo: O arduino é uma placa barata, aqui no Brasil chega a achar um arduino por R$ 150,00 já com alguns leds. Muito fácil de estender e tem muitas bibliotecas. Arduino é mais fácil para usuários leigos e iniciantes de programação e hardware; É uma plataforma de hardware já modelada, é difícil mudar para outros tipos de arquitetura. Não possui suporte a threads A IDE não possui recursos de DEBUG Usam software livre e, portanto, não garantem a propriedade do código A falta de conectividade nativa limita os possíveis usos da Internet das Coisas (IoT). A memória limitada na placa pode dificultar a criação de programas complexos. 15 4. Conclusão O microprocessador precisa de outros periféricos para poder funcionar, como memória RAM, Timers, etc; Já o microcontrolador consegue integrar todos estes recursos em um único chip (Computador em um só chip); Tanto os microprocessadores como os microcontroladores possuem uma ULA (Unidade Lógica e Aritmética) A ULA de um processador convencional de fato é muito mais poderosa se comparada a uma ULA de um microcontrolador; Por outro lado, a ULA do microcontrolador possui todos os recursos para seu funcionamento na mesma pastilha; Os microprocessadores são utilizados em aplicações onde são requeridos cálculos matemáticos complexos e com muita velocidade. 16 5. Referências PTCOMPUTADOR “Vantagens e desvantagens microprocessador e microcontrolador” <http://ptcomputador.com/Ferragens/pc-computers/54496.html> Acesso: 23 de maio de 2020 ás 19:30. PTCOMPUTADOR “Vantagens e desvantagens microprocessador e microcontrolador” <http://ptcomputador.com/Ferragens/input-output- devices/33273.html> Acesso: 23 de maio de 2020 ás 19:30. PTCOMPUTADOR “Vantagens e desvantagens microprocessador e microcontrolador” <http://ptcomputador.com/Ferragens/computer-drives- storage/47749.html> Acesso: 23 de maio de 2020 ás 19:30. PALPITEDIGITAL “Porque utilizar microcontroladores?” <https://www.palpitedigital.com.br/wp/2007/05/12/porque-utilizar-micrcontroladores/> Acesso: 23 de maio de 2020 ás 19:30. IFMG “Tudo sobre microcontroladores” <https://www2.ifmg.edu.br/ceadop3/apostilas/microcontroladores> Acesso: 01 de junho de 2020 ás 10:00. UNIPAC “Microcontroladores e microprocessadores” <https://www.unipac.br/site/bb/tcc/tcc-f6cceedfa3f6307211208b80c790c6e3.pdf> Acesso: 01 de junho de 2020 ás 10:00. SELL, IRIS “ Micros” <http://iris.sel.eesc.usp.br/sel433a/Micros.pdf> Acesso: 01 de junho de 2020 ás 10:00. SLIDESSHARE “Arduino” <https://pt.slideshare.net/IgorFastroniCorra/arduino- 36963863> Acesso: 22 de maio de 2020 ás 18:00. ELETRICA “Artigo Arduino” <http://www.eletrica.ufpr.br/james/Laboratorio%20V/arquivos/Mini%20Curso%20Ard uino.pdf > Acesso: 22 de maio de 2020 ás 18:00. PORTALDOSABER “O que é Arduino e o projeto” <https://portaldosaber.net/2018/02/raspberry-pi-e-arduino-qual-e-diferenca-e-qual-e- o-melhor-para-o-seu-projeto/> Acesso: 22 de maio de 2020 ás 18:00. LABDEGARAGEM “Arduíno por quê? “ <http://labdegaragem.com/forum/topics/arduino-coisa-de-crian- a?page=3&commentId=6223006%3AComment%3A655714&x=1#6223006Comment 655714> Acesso: 22 de maio de 2020 ás 18:00. APREPRO “Arduino” <http://www.aprepro.org.br/conbrepro/2017/down.php?id=3389&q=1> Acesso: 22 de maio de 2020 ás 18:00. TIPSANDTRICS “Prós e contras do Arduino” <https://pt.tipsandtrics.com/arduino- nano-pros-cons-768686> Acesso: 22 de maio de 2020 ás 18:00. http://ptcomputador.com/Ferragens/pc-computers/54496.html http://ptcomputador.com/Ferragens/input-output-devices/33273.html http://ptcomputador.com/Ferragens/input-output-devices/33273.html http://ptcomputador.com/Ferragens/computer-drives-storage/47749.html http://ptcomputador.com/Ferragens/computer-drives-storage/47749.html https://www.palpitedigital.com.br/wp/2007/05/12/porque-utilizar-micrcontroladores/ https://www2.ifmg.edu.br/ceadop3/apostilas/microcontroladores https://www.unipac.br/site/bb/tcc/tcc-f6cceedfa3f6307211208b80c790c6e3.pdf http://iris.sel.eesc.usp.br/sel433a/Micros.pdf https://pt.slideshare.net/IgorFastroniCorra/arduino-36963863 https://pt.slideshare.net/IgorFastroniCorra/arduino-36963863 http://www.eletrica.ufpr.br/james/Laboratorio%20V/arquivos/Mini%20Curso%20Arduino.pdf http://www.eletrica.ufpr.br/james/Laboratorio%20V/arquivos/Mini%20Curso%20Arduino.pdf https://portaldosaber.net/2018/02/raspberry-pi-e-arduino-qual-e-diferenca-e-qual-e-o-melhor-para-o-seu-projeto/ https://portaldosaber.net/2018/02/raspberry-pi-e-arduino-qual-e-diferenca-e-qual-e-o-melhor-para-o-seu-projeto/ http://labdegaragem.com/forum/topics/arduino-coisa-de-crian-a?page=3&commentId=6223006%3AComment%3A655714&x=1#6223006Comment655714 http://labdegaragem.com/forum/topics/arduino-coisa-de-crian-a?page=3&commentId=6223006%3AComment%3A655714&x=1#6223006Comment655714 http://labdegaragem.com/forum/topics/arduino-coisa-de-crian-a?page=3&commentId=6223006%3AComment%3A655714&x=1#6223006Comment655714 http://www.aprepro.org.br/conbrepro/2017/down.php?id=3389&q=1 https://pt.tipsandtrics.com/arduino-nano-pros-cons-768686 https://pt.tipsandtrics.com/arduino-nano-pros-cons-768686 17
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