12 - Controladores e barramentos

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SISTEMAS DIGITAIS
Diogo Braga da 
Costa Souza
 
Controladores 
e barramentos
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Descrever a função dos controladores.
  Definir as características básicas dos barramentos.
  Explicar aplicações dos padrões de barramentos.
Introdução
Controladores são formados por arranjos lógicos digitais programáveis, os 
quais são aplicados em processos, para que parte do seu funcionamento 
não dependa da intervenção humana. Já os barramentos são destinados 
à interligação de vários componentes, de forma que haja transferência 
de dados entre eles.
Neste capítulo, você conhecerá as características dos componentes 
controladores e barramentos, seus funcionamentos e suas estruturas 
internas básicas.
Controladores eletrônicos
Controladores eletrônicos são dispositivos programáveis dedicados à realização de 
lógicas programadas, sendo utilizados em diversos seguimentos. Esses dispositivos 
são diferenciados dos PLDs (dispositivos lógicos programáveis) por possuírem, 
além de uma programação lógica, também uma unidade de processamento arit-
mético. Assim, eles são capazes de realizar lógicas sequenciais e combinacionais, 
bem como fazer operações aritméticas para atender a diversas aplicações.
O mais conhecido dos controladores eletrônicos é o microcontrolador, 
demonstrado na Figura 1. Esse dispositivo é utilizado em várias aplicações, 
como portões eletrônicos, alarmes, injeção eletrônica de carros, freios ABS, 
controle de air bags, entre outras.
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Figura 1. Microcontrolador.
Fonte: Paket/Shutterstock.com.
Os controladores em geral são compostos por módulos de entradas, módulo 
CPU (unidade central de processamento) e módulo de saídas. Esses módulos 
podem apresentar peculiaridades que os tornam úteis para aplicações espe-
cíficas (PEREIRA, 2003).
Para ver exemplos de programações realizadas em microcontroladores, leia o texto 
Microcontroladores Pic: Programação em C (PEREIRA, 2003).
Entradas
As entradas de um controlador são responsáveis pela aquisição de dados do 
ambiente externo para a realização do controle, ou seja, através dessas estradas, o 
microcontrolador recebe o sensoriamento necessário e os comandos de operação. 
Botões e sensores são exemplos de entradas a serem ligadas a controladores.
Em computadores, temos como exemplos de dispositivos simples de entrada 
de informação para processamento o mouse e o teclado, por meio dos quais o 
usuário define as funções a serem realizadas pelo computador.
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Unidade central de processamento
A CPU é responsável pelo processamento das informações de entrada, de forma 
a gerar resultados e escrevê-los nas saídas do controlador. Esse módulo dos 
controladores é constituído por duas unidades de processamento de informação, 
representadas pela ALU na Figura 2: a unidade lógica que realiza as funções 
lógicas digitais programadas e uma unidade aritmética para o atendimento de 
aplicações que exijam operações matemáticas. Ele também possui memórias 
auxiliares de processamento denominadas registradores. Essas memórias 
fi cam no próprio chip do dispositivo controlador, sendo as memórias de acesso 
com maior rapidez do controlador.
Em computadores, existem diversos componentes controladores. O prin-
cipal é o processador, que de forma geral apresenta as mesmas características 
previamente descritas.
Saídas
As saídas de controladores são responsáveis pela atuação dos componentes 
periféricos conforme as instruções processadas pela CPU. Essas saídas são 
conectadas em bobinas, sirenes, lâmpadas, motores, para que o controlador 
os acione de forma a controlar o sistema. Em computadores, o monitor e as 
caixas de som são exemplos de saída de processamento.
Na Figura 2, você pode ver o esquema de representação geral de um controlador.
Figura 2. Esquema de representação geral de um controlador.
Fonte: Adaptada de Arquitetura... ([201-?]).
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A Figura 2 representa as partes básicas de um controlador geral, interligadas 
por meio de barramentos. Os dispositivos de entrada e saída estão representados 
juntos, e a memória principal geralmente é uma memória do tipo RAM, para 
auxiliar no processamento do controlados. 
A diferença entre os microcontroladores e os microprocessadores é que um micro-
controlador é basicamente um computador em um chip, sendo composto por um 
processador, memórias e periféricos de entrada e saída. Já o microprocessador, também 
denominado processador, não pode ser programado e nem pode trabalhar sozinho, 
pois ele somente executa funções enviadas pelos periféricos.
Barramentos
As linhas responsáveis pela transferência de dados entres elementos de um 
circuito de controle ou processamento são denominadas barramentos, sendo 
comuns para diversos componentes em um mesmo circuito. Logo, é necessá-
ria a utilização de buffers tristate, para que a utilização do barramento seja 
individual, ou seja, para que cada dispositivo utilize as vias de transferência 
em um tempo diferente.
A Figura 3 apresenta um esquema de interligação de dispositivos por 
barramento de dados.
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Figura 3. Dispositivos interligados por um barramento de dados.
Fonte: Adaptada de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 545).
Podemos observar, na Figura 3, que os terminais de vários dispositivos 
estão interligados nas mesmas vias de conexão. A sua utilização se dá pelo 
sincronismo da permissão de escrita (tristate), em que cada dispositivo escreve 
as informações de comunicação em determinado instante. Todos os dispositi-
vos devem ter saídas de tristate ou ser conectados ao barramento por buffers 
tristate (representados pelas conexões OE no diagrama da figura). Isso evita a 
contensão de barramento, na qual dois sinais são enviados simultaneamente, 
criando falha de comunicação (TOCCI; WIDMER; MOSS, 2011).
Operação dos barramentos de dados
Para exemplifi car a operação dos barramentos, utilizaremos o dispositivo 
74HC173, que representa um registrador de tristate. Na Figura 4, você pode 
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observar que esse dispositivo possui quatro pinos de entrada (D0, D1, D2 e D3) 
e quatro pinos de saída (O0, O1, O2 e O3). A ativação dos pinos de entrada é 
realizada ativando-se os pinos IE1 e IE2 simultaneamente, enquanto a ativação 
dos pinos de saída se dá pela ativação dos pinos OE1 e OE2.
Figura 4. Registrador de tristate 74HC173.
Fonte: Adaptada de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 548).
Vários registradores de tristate podem ser interligados a um barramento. 
Nesse caso, é necessária a utilização de um circuito que ative a escrita de um 
dispositivo junto à leitura de outro. O barramento interligará somente dois 
dispositivos e, assim, informações podem ser trocadas por todos os compo-
nentes de comunicação do circuito, sem que haja o estado de contensão de 
barramento (TOCCI; WIDMER; MOSS, 2011).
Na Figura 5, você pode observar que os dados podem ser transferidos de 
forma paralela, de um registrador de tristate para outro.
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Figura 5. Registradores tristate conectados a um barramento.
Fonte: Adaptada de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 549).
Como exemplo, para que haja a transmissão de dados do primeiro regis-
trador para o terceiro, é necessária a habilitação dos terminais OEA e IEC, 
estabelecendo assim as interligações entre as saídas do primeiro registrador 
às entradas do último, como se eles estivessem ligados diretamente (TOCCI; 
WIDMER; MOSS, 2011).
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Representação simplificada de barramentos
Como barramentos são compostos por várias vias de interligação entre os com-
ponentes, o método de representação deles muitas vezes não expõe todas essas 
linhas. Assim, o barramento é expresso somente pelas conexões de entrada e 
de saída; dessa forma, o diagrama torna-se mais claro à leitura. Essa represen-
tação também é utilizada para barramento de interligação paralela em outras 
aplicações, como em diagramas elétricos de automação (TOCCI; WIDMER; 
MOSS, 2011). A Figura 6 apresenta o diagrama simplifi cado de barramento.
Figura 6. Diagrama simplificado de barramento.
Fonte: Adaptada de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 553).
Barramento bidirecional
Na maioria dos casos, os dispositivos utilizam o mesmo barramento para a 
comunicação de envio e recebimento de dados. Dessa forma, os fabricantes de 
circuitos integrados produzem dispositivos que utilizam os mesmos pinos para 
entrada e saída de dados, o que reduz a quantidade de conexões de interligação 
ao barramento. Pode-se diferenciar os métodos comparando o esquema da 
Figura 4 ao da Figura 7: nesta última, nota-se a presença de apenas quatro 
pinos, os quais alternam as suas funções de entrada para saída, de acordo com 
o acionamento dos terminais de habilitação (TOCCI; WIDMER; MOSS, 2011).
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Figura 7. Registrador tristate bidirecional.
Fonte: Adaptada de Tocci, Widmer e Moss (2011, p. 554).
Para saber mais sobre os tipos de registradores e as suas peculiaridades, leia o livro 
Sistemas digitais (FLOYD, 2007).
1. Em relação ao funcionamento 
dos controladores eletrônicos, 
marque a alternativa que o 
descreve de forma correta.
a) Controladores não possuem 
periféricos de entrada e saída, 
sendo toda a informação a ser 
processada transferida pela 
memória RAM interligada 
ao componente.
b) Controladores fazem a 
interface entre os periféricos 
e o processador, garantindo 
a comunicação entre 
os componentes.
c) Controladores recebem 
dados de periféricos de saída, 
processam essas informações 
conforme programa de usuário 
e atualizam os estados dos 
periféricos de entrada.
d) Controladores recebem dados 
de periféricos de memória, 
processam essas informações 
conforme programa de usuário 
e atualizam os estados dos 
periféricos de memória.
e) Controladores recebem dados 
de periféricos de entrada, 
processam essas informações 
conforme programa de 
usuário e atualizam os estados 
dos periféricos de saída.
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2. Em relação à CPU dos controladores 
eletrônicos, determine o que 
as diferenciam dos dispositivos 
lógicos programáveis (PLD).
a) Enquanto em dispositivos 
lógicos programáveis é possível 
somente a elaboração de 
circuitos lógicos, a CPU dos 
controladores também consegue 
realizar operações aritméticas.
b) Enquanto em dispositivos 
lógicos programáveis é possível 
somente a elaboração de 
circuitos lógicos, a CPU dos 
controladores consegue realizar 
apenas operações aritméticas.
c) Enquanto a CPU dos 
controladores é possível somente 
a elaboração de circuitos 
lógicos, a dispositivos lógicos 
programáveis consegue realizar 
apenas operações aritméticas.
d) Enquanto a CPU dos 
controladores é possível 
somente a elaboração de 
circuitos lógicos, os dispositivos 
lógicos programáveis 
também conseguem realizar 
operações aritméticas.
e) Enquanto em dispositivos 
lógicos programáveis é possível 
somente a elaboração de 
operações aritméticas, a CPU 
dos controladores também 
consegue realizar a operação 
de circuitos lógicos.
3. Em relação aos buffers de tristate, 
marque a alternativa que melhor 
determina a sua necessidade.
a) Os buffers de tristate evitam 
a escrita de dados pelo 
dispositivo conectado a ele, 
desabilitando o funcionamento 
do dispositivo conectado a ele.
b) Os buffers de tristate evitam a 
escrita de dados pelo dispositivo 
conectado a ele, limitando 
a escrita de dados somente 
quando o buffer está ativo.
c) Os buffers de tristate evitam 
contensão de barramento, 
desabilitando o funcionamento 
do dispositivo conectado a ele.
d) Os buffers de tristate 
evitam contensão de 
barramento, limitando a 
escrita de dados somente 
quando o buffer está ativo.
e) Os buffers de tristate 
evitam contensão de 
barramento, controlando 
o funcionamento de 
todo o barramento.
4. Marque a opção que melhor 
descreve a existência de 
registradores com linhas de 
entrada e saída comuns.
a) O aumento de pinos no CI, 
reduzindo a quantidade 
de conexões no circuito de 
interligação do dispositivo 
ao barramento.
b) Utilização do CI somente 
para uma das funções, 
sendo esta programável.
c) Redução de pinos no 
CI, reduzindo também a 
quantidade de conexões no 
circuito de interligação do 
dispositivo ao barramento.
d) Redução de pinos no CI, 
aumentando também a 
quantidade de conexões no 
circuito de interligação do 
dispositivo ao barramento.
e) Aumento de pinos no CI, 
facilitando sua interligação 
ao barramento de dados.
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ARQUITETURA de um computador. [201-?]. Disponível em: <http://producao.virtual.
ufpb.br/books/camyle/introducao-a-computacao-livro/livro/livro.chunked/ch04s01.
html>. Acesso em: 3 jun. 2016.
PEREIRA, F. Microcontroladores Pic: Programação em C. São José dos Campos: Érica, 
2003.
TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11. ed. 
São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.
Leituras recomendadas
FLOYD, T. Sistemas digitais: fundamentos e aplicações. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 
2007. 
TOKHEIM, R. Fundamentos de eletrônica digital: sistemas sequenciais. Porto Alegre: 
McGraw-Hill, 2013. v. 2.
5. Marque a alternativa que melhor 
represente o barrramento de dados.
a) Conjunto de vias que interligam 
diversos dispositivos em um 
circuito de controle para o 
tráfego de dados entre estes.
b) Dispositivo de controle 
de comunicação entre 
os dispositivos em um 
circuito de controle.
c) Dispositivo de controle lógico 
digital de um controlador.
d) Dispositivo multiplexador 
de dados que converte uma 
interligação paralela em 
uma comunicação serial.
e) Dispositivo que impede ou 
permite um componete acessar 
as vias de comunicação.
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http://producao.virtual/
http://ufpb.br/books/camyle/introducao-a-computacao-livro/livro/livro.chunked/ch04s01.
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
 
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