LABORATORIO 1: KIT DE DESENVOLVIMENTO E MANUSEIO DE LEDS

1. Título: Familiarização com o sistema de desenvolvimento (KIT DE TREINAMENTO) com o microprocessador AT89S8252.

2. OBJETIVOS

Familiarização com o kit de treinamento (ver fotografia em apartado de ANEXOS) a usar na disciplina do ponto de vista de hardware e software.

3. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Para desenvolver um projeto com microcontroladores, usualmente se necessitam ferramentas de hardware e software. Dentro das ferramentas de hardware as mais usuais são as seguintes: Computador pessoal (PC), Sistemas de desenvolvimento com o microprocessador a ser usado (também chamados o kits de treinamento), dispositivo programador de microcontroladores, Placa de provas (breadboard) ou algo similar para montagem de circuitos de interface, e fonte de

alimentação. Atualmente muitos microcontroladores têm memória de programa de tipo flash, e não precisam que sejam tirados do circuito final para ser gravados. Este é o caso de nosso microprocessador ATMEL 89S8252.

Dentro das ferramentas de software as mais usuais são as seguintes: Editor de texto, Compilador, Software do dispositivo programador, e simulador. Este último é uma ferramenta que é executada no PC e permite ao programador testar o funcionamento dum programa no PC sem ter que construir nenhum hardware com o microcontrolador. Em nosso caso usaremos os simuladores PROTEUS ISIS/VSM e SDCC. Apesar de que os simuladores são ferramentas muito úteis, apresentam a desvantagem de que o programa não se executa em tempo real e por isso é muito importante testar os programas em sistemas chamados ICD (In Circuit Debugger). Estes sistemas são uma variante dos kits de treinamento que estão conectados a um PC via serial ou paralela, e têm possibilidades de executar programas passo a passo e verificação de registradores, variáveis, e áreas de memória em tempo real. Também permitem a programação sem necessidade de extrair o microcontrolador do circuito de trabalho (In-circuit programming ou In-System Programming system). Os sistemas ICD são relativamente baratos em comparação com outros chamados ICE (In Circuit Emulators) nos quais o microcontrolador do sistema baixo prova é extraído de sua base e é substituído por um conector cujo outro extremo se conecta à caixa do ICE ligado ao PC. O ICE emula em tempo real ao microcontrolador tirado, comportando-se como se este estivesse na base. Embora estes sistemas são caros e por isso são mais usados os sistemas ICD como ocorre em nosso caso.

2.1 Circuito do sistema de desenvolvimento e metodologia geral de trabalho.

O circuito elétrico a usar nos laboratórios de sistemas digitais se mostra na bibliografia 2. A metodologia de trabalho será a seguinte: usar o sistema PROTEUS ISIS e o programa SDCC para simular e depurar os erros dos programas elaborados, e uma vez que estejam pronto, carregar e compilar o programa fonte (*ASM ou *C) com o programa ide8051 (ver próximo apartado).

2.2 Software de controle do sistema de desenvolvimento

O software não precisa ser instalado (ele funciona sobre o sistema operacional DOS) por isso só deverá ser copiado. É muito importante que o estudante não troque os nomes das pastas de trabalho, porque isto provocará erros na execução do software. Isto é devido a que os programas *.BAT (execução por lotes) foram escritos tendo em conta os nomes atuais das pastas. A seguir, se

descrevem os procedimentos que deverão realizar-se para executar programas em assembler e em linguagem C.

• Execução de programas em linguagem assembler a. Fazer dobre click no arquivo C:\SDCC\ASM51\ide8051

b. Abrir o arquivo fonte com extensão ASM que deveria estar nesta.

c. No menu “Projeto” selecione a opção desejada (a mais usada é Assembla e Carrega)

• Execução de programas em linguagem C

a) Fazer dobre click no arquivo C:\SDCC\Exemplo\ide8051 b) Abrir o arquivo fonte com extensão ASM

c) No menu “Projeto” selecione a opção desejada (a mais usada é Assembla e Carrega)

4. PREPARAÇAO PREVIA

• Estudar o esquema elétrico do sistema de desenvolvimento com 8051 (ver Anexos de esta Guia)

• Estudar os passos para executar um programa em linguagem assembler usando alguns dos programas explicados: ASM51 embarcado em PROTEUS ISIS (Metalink) ou SDCC.

• Levar ao laboratório um resumo dos seguintes elementos: instruções em assembler e diretivas do assembler (ORG, EQU, DB, DW, DS, SET, etc).

3.1 NOTA SOBRE AVALIAÇAO DE CADA LABORATORIO

Será realizada uma avaliação de entrada que definirá o 30 % da nota final do laboratório segundo a seguinte formula:

NF = (0,3 AE + 0,5 DP + 0,2 RE)/3 onde,

AE é a Avaliação de entrada (ver apartado 4), DP é o Desenvolvimento Prático e RE é a nota do relatório.

5. AVALIAÇAO DE ENTRADA AO LABORATORIO

Entregar à entrada do laboratório em formato eletrônico (ou enviar por correio eletrônico antes de entrar em laboratório) os seguintes arquivos:

• Circuito elétrico (simplificado) em PROTEUS ISIS da pratica de laboratório (*.DSN)

• Programas em linguagem assembler (*.ASM e *.HEX correspondente) e C (*.C e *.HEX correspondente) da pratica de laboratório.

• Se o professor estima conveniente, realizará uma pergunta escrita à entrada do laboratório relativa aos conteúdos teóricos de base deste laboratório o aos procedimentos experimentais. Neste caso, a nota da avaliação de entrada é a media desta e dos arquivos anteriores.

6. MATERIAL UTILIZADO

¾ Kit de treinamento e acessórios (fonte de alimentação e cabos de conexão ao computador).

¾ Computador pessoal e software assembler 7. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

6.1 Familiarização com o sistema de desenvolvimento Observações importantes:

a) O conector J20 é empregado para descarregar (usando o protocolo SPI, ver pág. 25 da bibliografia 1) o programa a executar no kit. Os jumpers devem ser colocados somente durante o processo de descarga do programa. Posteriormente devem ser tirados para não afeitar o funcionamento das linhas P1_5, P1_6 e P1_7.

b) O conector J8 é empregado para RESET/PROGRAMAÇAO. Na função de programação, os terminais 2 e 3 de J8 devem estar conectados. Na função do RESET manual (com o botão RESET1) os terminais 1 e 2 de J8 devem estar conectados (ver SILKSCREEN do kit). Uma vez que o programa tenha sido descarregado para o kit, pode programar-se na função do RESET manual.

6.1.1 Analisar o esquema elétrico do kit de treinamento da maquete do desenvolvimento com o computador pessoal. Começar observando as

conexões diretas ao microprocessador, detalhando os nomes dos sinais e dos conectores associados a estes sinais. Responder as seguintes perguntas: a) Poderia ser expandida conectada alguma memória de programa externa a

este sistema? Justificar.

b) Se o cristal de quartzo usado é de 12 MHz, Quanto dura um ciclo de maquina neste sistema?

c) Segundo a observação importante a) anterior, detalhe no relatório a explicação e as cartas de tempo do processo de descarrega do programa no microprocessador ATMEL 89S8252.

d) Que conexão deve ser feita para garantir a piscada dos LEDs D5 a D12 tirando o padrão de bits por a porta P1 do microprocessador (conector J6)? Qual é o nível lógico que garante o aceso dos LEDs ?

d) Que conexão deve ser feita para garantir a saída dos dados desde a porta P1 do microprocessador até o display LCD?

6.2 Realização do programa para piscada dos LEDs.

6.2.1 Realizar um programa (laço infinito) nos linguagens assembler e C que provoque a piscada dos LEDs D5 a D7 da seguinte forma:

Equipe Tarefa

1 Deslocamento de LED aceso de D5 até D12 de um em um, ou seja, em cada instante de tempo, apenas existe um LED aceso.

2 Deslocamento de LED aceso de D12 até D5 de um em um, ou seja, em cada instante de tempo, apenas existe um LED aceso.

3 Deslocamento de LED aceso de D5 até D12 ficando aceso o LED anteriormente aceso, ou seja, em cada instante de tempo, vai incrementando o número de LEDs acesos. Depois de acender-se o LED D12 repete-se o laço.

4 Deslocamento de LED aceso de D12 até D12 ficando aceso o LED anteriormente aceso, ou seja, em cada instante de tempo, vai incrementando o número de LEDs acesos. Depois de acender-se o LED D5 repete-se o laço.

5 Deslocamento de LED aceso de D5 até D12 ficando aceso o LED só os dois últimos LEDs anteriormente acesos, ou seja, em cada instante de tempo, apenas ficam acesos 2 LEDs. Depois de acender-se o LED D12 repete-se o laço.

6 Deslocamento de LED aceso de D12 até D5 ficando aceso o LED só os dois últimos LEDs anteriormente acesos, ou seja, em cada instante de tempo, apenas ficam acesos 2 LEDs. Depois de acender-se o LED D5 repete-se o laço.

7 Deslocamento de LED aceso de D5 até D12 ficando aceso o LED só os três últimos LEDs anteriormente acesos, ou seja, em cada instante de tempo, apenas ficam acesos 3 LEDs. Depois de acender-se o LED D12 repete-se o laço.

8 Deslocamento de LED aceso de D12 até D5 ficando aceso o LED só os três últimos LEDs anteriormente acesos, ou seja, em cada instante de tempo, apenas ficam acesos 3 LEDs. Depois de acender-se o LED D5 repete-se o laço.

NOTA: O intervalo de tempo em e entre cada operação é de 1 segundo. 6.3 Interpretação e comparação dos códigos obtidos.

6.3.1 Realizar um programa (laço infinito) nos linguagens assembler e C que provoque a piscada dos LEDs D5 a D7 da seguinte forma:

7. RELATORIO

A estrutura do relatório é a seguinte:

• Portada com dados gerais (Disciplina, Título da pratica, nomes e equipe dos estudantes)

• Resumo da pratica (máximo dois parágrafos) • Objetivos

• Esquema elétrico simplificado desta pratica elaborado com o programa PROTEUS ISIS mostrando de alguma forma (linhas descontínuas, cartéis de texto, etc.) os diferentes conectores empregados do sistema de desenvolvimento (kit). Calcular os valores das correntes e tensões associados aos circuitos de manuseio dos LEDs (Procurar parâmetros dos dispositivos em internet, por exemplo, hFE transistores).

• Programas em assembler e em linguagem C com seus correspondentes comentários. Se aparecerem demoras, explicar seu cálculo detalhado.

• Resultados obtidos no laboratório e sua discussão (explicação dos mesmos).

8. BIBLIOGRAFÍA DO LABORATORIO

1. Datasheet do Microcontrolador ATMEL 89S8252.

2. Circuitos elétricos do kit de treinamento (ver correio eletrônico e ANEXOS) 9. PREGUNTAS DE REPASO

Estudar o processo de descarrega dos programas usando o protocolo SPI. Explicar funcionamento e mostrar cartas de tempo (ver datasheet do AT89S8252, pág. 25). 10. ANEXOS

10.1 Fotografia do sistema de desenvolvimento

10.2 Silk screen do lado de componentes J4 J7 J6 J20 J8 D5 D12

5.2 LABORATORIO 2: ATENÇÃO A DISPLAY DE SETE SEGMENTOS.