Arquitetura 8051 Disciplina Microcontroladores Prof Remy Eskinazi Depto

Arquitetura 8051 Disciplina: Microcontroladores Prof. Remy Eskinazi Depto Engenharia Elétrica UPE - Poli Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 1

Agenda • • • Características do Microcontrolador 8051 Arquitetura 8051 Memória interna Área de RAM Clock e Reset Temporização Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 2

Características do 8051 • 8051 Introduzido no mercado pela Intel no início da década de 80 (1981) • Atualmente produzido por várias companhias em muitos variantes • É o microcontrolador mais frequente (produção e utilização) – (40% do mercado) • Microcontrolador de 8 bits Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 3

Microcontroladores e Fabricantes • Atmel • ARM • Intel • 8 -bit • 8 XC 42 • MCS 48 • MCS 51 • 8 x. C 251 • 16 -bit • MCS 96 • MXS 296 • National Semiconductor • COP 8 • Microchip • 12 -bit instruction PIC • 14 -bit instruction PIC • PIC 16 F 84 • 16 -bit instruction PIC • NEC • Motorola • 8 -bit • 68 HC 05 • 68 HC 08 • 68 HC 11 • 16 -bit • 68 HC 12 • 68 HC 16 • 32 -bit • 683 xx • Texas Instruments • TMS 370 • MSP 430 • Zilog • Z 86 E 02 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 4

8051 “Flavors” Part Number Fabricante ROM RAM Pinos I/O Timers Interrupções Vcc Package 8051 Intel 4 K 128 32 2 6 5 v 40 8031 Intel - 128 32 2 6 5 v 40 8751 Intel 4 K 128 32 2 6 5 v 40 8052 Intel 8 K 256 32 3 8 5 v 40 AT 89 C 51 Atmel 4 K 128 32 2 6 5 v 40 AT 89 C 1051 Atmel 1 K 64 15 1 3 3 v 20 AT 89 C 2051 Atmel 2 K 128 15 2 6 3 v 20 DS 5000 -8 Dallas 8 K 128 32 2 6 3 v 40 DS 5000 T-8 Dallas 32 K 128 32 2 6 3 v 40 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 5

Arquitetura 8051 Standard • CPU CISC de 8 bits (8 bit Data bus, 16 bit Address bus) – ULA 8 bits – Registradores 8 bits • 4 Kbytes de ROM de programa – ROM => 8051 – EPROM => 8751 – ROMLESS => 8031 – FLASH => AT 89 C 51 (Atmel) • 256 bytes de SRAM – 128 bytes de SFRs – 128 bytes de usuário+pilha • • 64 kbytes de ROM externa 64 kbytes de RAM externa Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 6

Arquitetura 8051 Standard • Periféricos embarcados – – 2 Timers de 16 bits com 4 modos funcionais 4 ports paralelos 1 Canal de comunicação serial 5 fontes de interrupção independentes • 2 externas • 2 timers • 1 canal serial • Set de instruções fortemente voltado para controle – 112 instruções básicas • • • Instruções aritméticas; Instruções lógicas Instruções movimentação Instruções saltos e desvios Instruções controle interno Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 7

Pinagem 8051 P 1. 0 P 1. 1 P 1. 2 P 1. 3 P 1. 4 P 1. 5 P 1. 6 P 1. 7 RST (RXD)P 3. 0 (TXD)P 3. 1 (INT 0)P 3. 2 (INT 1)P 3. 3 (T 0)P 3. 4 (T 1)P 3. 5 (WR)P 3. 6 (RD)P 3. 7 XTAL 2 XTAL 1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8051 8031 8751 AT 89 C 51 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Vcc P 0. 0(AD 0 )P 0. 1(AD 1) P 0. 2(AD 2 )P 0. 3(AD 3) P 0. 4(AD 4) P 0. 5(AD 5) P 0. 6(AD 6) P 0. 7(AD 7) EA/VPP ALE/PROG PSEN P 2. 7(A 15) P 2. 6(A 14) P 2. 5(A 13) P 2. 4(A 12) P 2. 3(A 11) P 2. 2(A 10) P 2. 1(A 9) P 2. 0(A 8) Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 8

P 0. 0 P 0. 1 P 0. 2 P 0. 3 P 0. 4 P 0. 5 P 0. 6 P 0. 7 AD 0 AD 1 AD 2 AD 3 AD 4 AD 5 AD 6 AD 7 PORT 0 P 2. 1 P 2. 2 PSEN P 2. 3 EA/VPP P 2. 4 ALE/PRG P 2. 5 P 2. 6 P 2. 7 A 8 A 9 A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 PORT 2 Vcc GND Pinagem 8051 XTAL 2 RST PORT 3 RXD TXD INT 0 INT 1 T 0 T 1 WR RD P 3. 0 P 3. 1 P 3. 2 P 3. 3 P 3. 4 P 3. 5 P 3. 6 P 3. 7 P 1. 0 P 1. 1 P 1. 2 P 1. 3 P 1. 4 P 1. 5 P 1. 6 P 1. 7 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores PORT 1 9

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Demux Barramentos 8051 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 11

Sistema de Memória 8051 Memória de programa 7 0 7 FFFF PSEN 1000 0 FFF 0 FFFF 60 K External 64 K External OU 4 K 0000 Internal PSEN 0000 EA = 1 EA = 0 Memória de Dados FF 80 7 F 00 FFFF RD SFRs 64 K External E RAM Internal Direct , Register, Reg. Indirect WR 0000 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 12

RAM Interna 8051 User & Stack SFRs 7 F Scratch Pad Area RAM 20 18 10 08 00 Bank 3 Bank 2 Bank 1 Bank 0 A 0 * P 2 99 98 30 Bit Addressable RAM A 8 * IE Bit #00 20. 0 R 7 R 0 7 F OR 2 F. 7 Select Bank with PSW. 4 , . 3 = RS 1, RS 0 SBUF * SCON 90 * P 1 8 D 8 C 8 B 8 A 89 88 87 TH 1 TH 0 TL 1 TL 0 TMOD * TCON PCON 83 82 81 80 DPH DPL SP * P 0 FF Interrupt Enable Ctr 1 Port 2 Serial Data Buffer Serial Control Port 1 timer 1 High timer 0 High timer 1 Low timer 0 Low timer/counter Mode timer/counter control Power Control SFRs F 0 *B E 0 * ACC D 0 * PSW B 8 * IP B 0 * P 3 * = Bit endereçável Data pointer DPTR Stack pointer Port 0 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 13

Bancos de Registradores Quatro bancos de registradores Cada banco com registradores R 0 -R 7 1 F Bank 3 18 17 8051 Bank 2 8052 10 0 F Bank 1 08 07 06 05 04 03 02 01 00 R 7 R 6 R 5 R 4 R 3 R 2 R 1 R 0 Bank 0 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 14

Área de Bit e Byte Endereçável 2 F 7 F 78 2 E 20 h – 2 Fh (16 locations X 8 -bits = 128 bits) Bit addressing: mov C, 1 Ah or mov C, 23 h. 2 2 D 2 C 2 B 2 A 29 8051 28 27 26 25 8052 24 23 1 A 22 10 21 0 F 20 07 08 06 05 04 03 02 01 00 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 15

Reset e Clock no 8051 Vcc 31 10 u. F EA/VPP X 1 30 p. F 9 X 2 RST 8. 2 K Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 16

Reset e Clock no 8051 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 17

Ciclo de Máquina no 8051 Ciclo de Máquina = 1/ (fext / 12) 8051 Ex. : Encontrar o ciclo de máquina para: (a) XTAL = 11. 0592 MHz (b) XTAL = 16 MHz. Solução: (a) 11. 0592 MHz / 12 = 921. 6 k. Hz; Ciclo de máquina = 1 / 921. 6 k. Hz = 1. 085 s (b) 16 MHz / 12 = 1. 333 MHz; Ciclo de máquina = 1 / 1. 333 MHz = 0. 75 s Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 18

Temporização do 8051 Prof. Remy Eskinazi - Microcontroladores 19