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Introdução
ao Projecto com Sistemas Digitais e Microcontroladores
Sumário
e Ìndice
Sumário:
Este livro abrange duas áreas principais: O projecto
de circuitos combinatórios e sequenciais, incluindo a implementação
com dispositivos programáveis, e o desenvolvimento de sistemas baseados
no microcontrolador 80C51. O CD-ROM contém o código dos principais
exercícios apresentados, bem como versões de demonstração
de aplicações de apoio ao projecto e características
técnicas dos componentes.
Índice:
CONHECIMENTOS PRÉVIOS
Electrónica básica
Álgebra de Boole
Sistemas de numeração
1- NOÇÕES ELEMENTARES DE ELECTRÓNICA DIGITAL
Electrónica analógica e electrónica digital
Principais famílias lógicas
Tipo-TTL
Tipo-CMOS
Outras famílias lógicas
Gerações mais recentes
Andares de saída
Colector / dreno aberto
Andar activo para VCC
Alta impedância
Bidireccionais
Andares de entrada
Folhas de características dos componentes
Leitura das folhas de características
Parâmetros principais
Questões básicas de aplicação
Imunidade ao ruído
Interligação entre componentes
Funções lógicas elementares
O projecto com electrónica digital
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
2- CIRCUITOS COMBINATÓRIOS
Formas básicas de representação
Tabelas de verdade
Equações algébricas na
forma canónica
Representação algébrica
canónica abreviada
Diagrama lógico
Mapas de Karnaugh
Síntese por mapas de Karnaugh
Metodologia de síntese
Exemplo: Um somador de 4 bits
Exemplo: Um comparador de 4 bits
Projecto com blocos MSI
Principais blocos SSI / MSI
Exemplo: Implementação de funções
com multiplexadores
Exemplo: Um comparador de 12 bits através
do 74HCT85
Análise e teste
O modelo de faltas ss@
Controlabilidade, observabilidade e testabilidade
Fundamentos do algoritmo D para a geração
de testes
Redundância e testabilidade
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
3- CIRCUITOS SEQUENCIAIS SÍNCRONOS
Conceitos básicos e métodos de representação
Diagrama de transição de estados
Tabela de transição de estados
Tabela de verdade
Variáveis de estado (elementos de memória)
Síntese de circuitos sequenciais síncronos
Máquinas de Moore e de Mealy
Exemplo: Um detector de duplas sequências
Exemplo: Um comparador sequencial
Diferenças entre a síntese de
máquinas de Moore e de Mealy
Projecto com blocos SSI / MSI
Principais blocos SSI / MSI
Exemplo: Um detector de sequência
Exemplo: Um contador como gerador de paridade
Análise de circuitos sequenciais síncronos
Circuitos baseados no modelo de Huffman
Exemplo: Análise de um circuito na
forma de Huffman
Circuitos baseados em blocos SSI / MSI
Exemplo: Análise de um contador de
janela
Projecto e teste
Testabilidade e geração de vectores
de teste
Soluções ad hoc para melhorar
a testabilidade
Metodologias estruturadas de projecto para
a testabilidade
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
4- DISPOSITIVOS LÓGICOS PROGRAMÁVEIS (DLP)
Princípio de funcionamento dos DLP
Arquitectura de um componente típico: A 22V10
Metodologia de projecto (com o PALASM)
Fluxo de dados no PALASM
Especificação do ficheiro de
entrada (sufixo PDS)
A aplicação PALASM
Menu File (Ficheiro)
Menu Edit (Editar)
Menu Run (Execução)
Menu View (Visualizar)
Menu Help (Ajuda-em-linha)
Um dado electrónico
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
5- DOS SISTEMAS DIGITAIS AOS COMPUTADORES E AOS MICROPROCESSADORES
Arquitecturas pré- Von Neumann
O paradigma do programa residente em memória
A arquitectura de Von Neumann
A execução de um programa residente
em memória
Sobre o uso da memória
Arquitectura básica da unidade de processamento central
Etapas elementares na execução de uma instrução
O impacto da microelectrónica
Conceitos básicos sobre microprocessadores de 8 bits
Arquitectura
Comunicação com o exterior
Subrotinas e interrupções
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
6- INTRODUÇÃO À ARQUITECTURA DE MICROPROCESSADORES
Projecto de uma arquitectura elementar
Registos de uso geral
Contador ascendente
Contador ascendente com carga paralela
Contador bidireccional com carga paralela
Registo multi-função
Registo de programa
Unidade de descodificação e
controlo
O microprocessador P-LOGO
Conjunto de instruções
Arquitectura do processador
Diagramas de transição de estado
para cada instrução
Implementação do P-LOGO em PALASM
Modelos PALASM para cada bloco
Verificação do projecto
Implementação sobre uma MACH210
A microprogramação e o P-LOGO
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
7- MEMÓRIAS E PERIFÉRICOS DE ENTRADA E DE SAÍDA
Tipos de memórias
Memórias de leitura / escrita
Memórias apenas de leitura
Configuração de pinos
Diagramas temporais
Outros tipos de memórias
Periféricos de E/S digital
Comunicação série RS-232C
Outros protocolos de comunicação
série
E / S paralela
Periféricos de E/S analógica
Conversores D/A
Especificações mais importantes
dos conversores D/A
Conversores A/D
Especificações mais importantes
dos conversores A/D
Outros tipos de E/S
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
8- A FAMÍLIA 80C51
Microcontroladores versus microprocessadores
Os microcontroladores da família 80C51
Arquitectura do núcleo-base
Organização de memória
Interface com o exterior
Barramentos e configuração de
pinos
Diagramas temporais
Modelo de programação
Diagrama de blocos
Organização da RAM interna
Registos de funções especiais
Processamento dos pedidos de interrupção
Modos de endereçamento
Tipos de instruções
Exemplo: Simulação de um registo de deslocamento
Atribuição de recursos
Sequência de operações
a realizar
Codificação em assembly
Verificação de projecto
Expansão da funcionalidade
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
9- PRÁTICA LABORATORIAL COM O 80C51
Requisitos e modelo funcional de um sistema mínimo
Da especificação à prática de projecto
Diagrama de blocos
Descodificação do sistema
Diagrama esquemático
Carta de circuito impresso
Comunicação com o PC
O monitor residente
Transferência e execução
de programas
Geração do código objecto
Exemplo de aplicação
Um gerador de formas de onda
Funcionalidade pretendida
Interface com o utilizador
Condições iniciais
Exemplo de utilização
Atribuição dos recursos disponíveis
Desenvolvimento das rotinas
Código objecto e colocação
em funcionamento
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
10- METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES
O desenvolvimento de aplicações com microprocessadores
/ microcontroladores
O ciclo de projecto
Regras básicas de projecto
Sistemas de desenvolvimento
Produtos comerciais
Aplicações do domínio
público
O ambiente de projecto da KEIL
O uVision
O dScope
Verificação do projecto
Exemplo: Um contador bidireccional com Habilita
O gerador de formas de onda revisitado
Atribuição de recursos
Desenvolvimento das rotinas em C (uVision)
Verificação do Projecto (dScope)
Co-projecto: Um exemplo na aquisição e visualização
de sinais analógicos
Conceitos básicos de co-projecto
Especificação do sistema
A implementação baseada num
microcontrolador
A implementação baseada em hardware
dedicado
A implementação em co-projecto
entre código e hardware dedicado
Conclusão
Para ir mais longe…
Referências bibliográficas
Referências electrónicas
Exercícios recomendados
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