Introdução ao Microcontroladores.

JLN, Augusto.

         Histórico.

        Uma grande corrida por novas tecnologias impulsionadas pela competitividade entre as empresar fez com que o avanço na área da eletrônica se desenvolva rapidamente, até meados da década de 40 o principal dispositivo para trabalho lógicos era realizado por válvulas, os transistores começam a ser comercializado na década de 50 e apenas na década de 60 surgem os primeiros circuitos integrados, mas já o primeiro microprocessador data de 1971, fabricado pela Intel, o microprocessador de 4 bit INTEL 4004, daí a evolução no processamento a velocidade no desenvolvimento do componente, e na sua capacidade foram cada vez mais rápido, surgindo vários fabricantes. Atualmente um único chip é capaz de armazenar centenas de milhares de transistores.

        Alguns conceitos.

       Mais o que é na verdade um microprocessador? “...é um chip responsável pelo processamento de um microcomputador”, em outras palavras, o microprocessador é um componente do computador ( o coração), mas não funciona sozinho, necessita portanto de outros componentes para a sua utilização. O sistema de um microcomputador basicamente é dividido em três partes principais, que são: Unidade Central de Processamento (CPU), Memória e os Dispositivos de entrada/saída (E/S).

       A CPU tem a finalidade de controlar, operar e executar toda a função lógica do sistema. A memória é o dispositivo de armazenamento de dados que são manipulados. Os dispositivos E/S são os dispositivos de que gerencia por onde os dados devem circular, ele designa qual o barramentos que deve acessar para a comunicação com o meio exterior.

Elementos básicos de um microcomputador.

       Compreendido o que é um microprocessador iremos agora para a definição de um microcontrolador.

       O microcontrolador é um “Microcomputador de um só chip”. Tudo surgiu da necessidade de ter um componente mais simples para a execução de tarefas dedicadas, sendo mais simples e compacto, o componente é mais lento, e realiza instruções menos complexas, mais simples, portanto, é mais barato e eficiente.

       Microcontroladores são máquinas de estado implementadas com contadores e memória ROM (Hexsel, 2004).

        Os microcontroladores podem ser caracterizados por sua aplicação em: genérico ou especifico. Os utilizados para funções especificam temos como exemplo os: controlador de teclado (80C51SL-BG), o controlador de comunicação universal (82C152), o controlador de um display de cristal liquido, controladores para vídeo, etc.

       Resumidamente, um controlador é utilizado para controlar processos e ambientes. Suas principais aplicações são: equipamentos eletrônicos, automóveis e controle, instrumentação, robótica, aeroespacial, dentre outras.

       Atualmente os principais fabricantes são a Intel,com seus processadores da família 80XX, (8048, 8049, 8051, 8052 ou superior), a Motorola com seus microprocessadores (6801, 6804, 68HC11), a Zilog com o (Z8).

       Os microcontroladores típicos apresentam recursos integrados dentro de um único chip.

        Elementos de um microcontrolador.

       Vários elementos periféricos são comumente utilizados, dentre os principais podemos citar:

– portas de entrada/saída – bits, vetores de bits

– contadores/temporizadores

– interfaces seriais

– unidades PWM

– temporizadores do tipo watchdog

– conversores A/D

– unidades detectoras e geradoras de eventos.

        Esses elementos formam o sistema básico de um microprocessador. Até aqui vimos um breve histórico de como surgiu o microprocessador, os seus principais fabricantes, alguns conceitos relacionados, suas principais aplicações e a arquitetura básica que formam o elemento, no próximo trabalho estaremos descrever em maiores detalhes a sua arquitetura.

Referencias Bibliográficas.

Barretto, Marcelo, Curso: Microprocessadores e Microcontroladores, UFPA, 2008.

Cardoso, Fabio de Souza, Sistemas Embarcados, apontamentos de aula, 2008.

Hexsel, Roberto A, Sistemas Digitais e Microprocessadores, apostila, UFPN, 2004.

Redes de Campo

JLN, Augusto

      A utilização da Rede de Campo vem de encontro com novos conceitos de controle distribuídos. A eficiência, flexibilidade e a confiança no sistema produtivo requerido atualmente pelas industrias, proporcionou o avanço de novas tecnologias de transmissão de dados entre os diversos níveis de equipamentos de chão de fábrica e os sistemas de controle para operacionalização e supervisionar de maneira mais eficiente dos processos, através da informação na forma mais rápida e precisa.

     Mais afinal o que é uma Rede de Campo? “As redes de campo, são redes locais de comunicação, bidirecionais, projetadas e utilizadas para interligar entre si instrumentação industrial de medida, dispositivos de controlo e sistemas de operação industriais”.

     De maneira mais generalista podemos dizer que as redes de campo são todas as redes industriais de dados, e podemos padronizadas em 3 níveis hierárquicos: nível de sensores (Sensorbus), nível intermediário (Devaicebus) e nível mais alto ( Fieldbus).

     O nível mais baixo, Sensorbus, é o que se refere à parte física da rede, onde estão localizados os sensores, atuadores, posicionadores, válvulas de controle que são conectados diretamente a rede, nesse nível não almejam cobrir grandes distâncias, outra característica é sua baixa complexidade transmitindo dados no formato de bits para controles lógicos, em níveis discretos.

    O segundo nível, o intermediário (Devaicebus), exige um pouco mais de complexidade de que o Sensorbus, o tipo de dados transmitido é no formato de bytes, podendo cobrir distâncias até 500m, trafega informações ao nível de máquinas para verificação do status de robôs, máquinas-ferramentas, transportadores, havendo um controle de “loop” e variadores de velocidade, encontra-se os CLP’s e CNC’s como principais equipamentos , podendo trabalhar com sinais discretos, contínuos ou ambos.

     O caso que mais interessa para o Controle em um nível mais elevado, é realizado pelas redes Fieldbus, suporta grande quantidade de informações, interligando dispositivos mais sofisticados, responsáveis pelo planejamento da produção, controle de estoque, estatística da qualidade, etc. Os dados são transportados em pacotes de mensagens, comunicando por vários tipos de dados, (discretos, contínuos, parâmetros, programas e informações do usuário). Geralmente é implementado por softwares gerenciais (sistema SAP, Arena), interligando PCs, autômatos, que são equipamentos inteligentes acoplados a rede que podem desempenhar funções especificas de controle.

Tradicional Arquitetura de Redes Industriais

     Há atualmente grande numero de tipos de redes, cada uma com características próprias, havendo redes para utilização especificas para automação de processo, para domótica, para utilização em autômatos, uma das características atualmente para muito importante é a interoperacionalidade, ou seja, a possibilidade de os instrumentos de um fabricante ser substituído por outro de qualquer fabricante.

Aplicação dos principais tipos de Rede Industrial.

      Conhecemos o que é rede industrial e seus diversos níveis, as suas características e aplicações, em seguida nos iremos descrever a topologia das redes industriais.

Referências Bibliográficas.

Souza, Fábio da Costa, Foundation Fieldbus, Monografia, São Paulo, 2004.

Silva, Gustavo V. Monteiro, Rede de Campo em Instrumentação e Controle Industrial. Setúbal, 2004.

Redes Industriais, FIESC – SENAI.