Introdução aos Microcontroladores

Uma coisa interessante é associarmos a maioria dos microcontroladores com as diversas modalidades de arquiteturas que foram apresentadas.

Por exemplo, embora um microcomputador possa se apresentar segundo o modelo de Von Neumann ou de Harvard e ser projetado como uma máquina CISC ou RISC, os microcontroladores, em sua grande maioria, se apresentam numa mistura Harvard RISC.

Os microcontroladores PIC que analisaremos no nosso curso são projetados segundo uma arquitetura Harvard (apresentam memórias separadas para armazenamento de programas – memória de programa, e para armazenamento de dados – memória de dados. Como consequência também apresentam barramentos separados para tráfego de instruções de programa e para tráfego de dados) e têm um número reduzido de instruções, caracterizando-se como sendo de arquitetura RISC quanto ao número e à complexidade das instruções que podem executar.

O conjunto de instruções que definem um microprocessador ou um microcontrolador é tão importante que os projetos dessas pastilhas, normalmente, são definidos a partir da definição de seu conjunto de instruções. Um esquema bem interessante é mostrado na Figura 3, onde a definição da Arquitetura do seu Conjunto de Instruções ou ISA – abreviatura de Instruction Set Architecture, é o elo de ligação entre o software (que envolve o sistema operacional, montadores, compiladores e aplicativos) e o hardware que define a sua organização (CPU, Memoria, interfaces de E/S e, num nível mais baixo ainda, seu datapath e sua unidade de controle – estes dois últimos são vistos, frequentemente, quando se faz o projeto de sistemas digitais a nível de transferência de registros, fora do escopo deste curso). Esclarecendo, o termo Datapath (caminho de dados) define o caminho que os dados percorrem numa unidade operativa, num projeto digital no nível de transferência entre registros.

Como vimos nas figuras 1 e 2, que definem a arquitetura de um microcomputador ou de um microcontrolador, como sendo do modelo proposto por Von Neumann ou do modelo proposto por Harvard, existem barramentos que conectam diferentes partes do sistema.

Um barramento também chamado de via ou bus é um conjunto de linhas (entre pinos) que interligam o microprocessador às unidades de memória e às unidades de entrada/saída e por onde trafegam dados, instruções e sinais de controle. Um microprocessador possui de três a cinco tipos de barramentos utilizados para transporte: bus de dados, bus de endereços e bus de controle (se o microcomputador ou microcontrolador for projetado segundo o modelo proposto por Von Neumann); e bus de dados, bus de dados da memória de programa (bus de instruções ou de programa), bus de endereços, bus de endereços da memória de programa e bus de controle (se o microcomputador for projetado segundo o modelo proposto por Harvard).