Intel 8051

Instruções do Intel 8051 Mapa de Memória no Intel 8051 8051 Arquitetura Intel 8051

Olá, caro leitor! Este artigo é a introdução da série Intel 8051, que tem por objetivo destacar as principais características dessa família.

 

A família MCS-51 corresponde a uma categoria de microcontroladores dedicados desenvolvida pela Intel no início da década de 80. Mas, então, por que falar sobre algo tão antigo? Pois é, esta CPU de 8 bits tornou-se tão popular, principalmente na indústria, que é utilizada até hoje em dia. Um dos principais fatores dessa popularização é que esse dispositivo possui recursos dedicados para operações de controle.

 

Desde sua criação, muitas versões foram desenvolvidas com objetivo de agregar funções especiais ao dispositivo. No entanto, o conjunto de instruções e a arquitetura originais da CPU foram mantidos. Por isso, atualmente, diversos fabricantes desenvolvem dispositivos da família MCS-51 adicionando novos recursos: Atmel, Infineon Technologies, AMD, Philips, Maxim, NXP, Winbond, ST Microelectronics, Silicon Laboratories, Texas Instruments e Cypress Semiconductor.

 

Por se tratar de uma arquitetura simples, além de apresentar as principais características da família MCS-51, esta série também tem por objetivo destacar a operação de uma CPU, enfatizando sua arquitetura e a programação em linguagem de montagem. Neste primeiro artigo, serão apresentados os principais recursos, ainda que de maneira superficial, e ao longo da série estes mesmos tópicos serão abordados novamente com mais detalhes, destacando o dispositivo 8051.

 

 

A família 8051

 

As principais características são descritas abaixo:

  • CPU de 8 bits;
  • Arquitetura de Harvard e CISC;
  • On-Chip RAM - Memória de dados: 128 bytes;
  • On-Chip ROM - Memória de programa: 4KB;
  • Espaço de endereçamento de 64KB para RAM e ROM;
  • Mecanismo de interrupção:
    • Seis fontes e cinco vetores de interrupção;
    • Dois níveis de prioridade;
  • Quatro portas bidirecionais (input/output) de 8 bits;
  • Dois Temporizadores/Contadores de 16 bits;
  • Um canal de comunicação serial (UART full-duplex);
  • On-Chip Clock;
  • Capacidade de manipulação de bit (single-bit logic).

 

 

Mapa de Memória

 

Como característica da arquitetura Harvard, instruções e dados são armazenados em espaços distintos. No 8051, a memória de programa pode ser acessada somente em modo de leitura. Além disso, o barramento de endereços permite acesso a memórias externas para dados e programa.

 

  • Memória de Programa

A memória de programa interna tem capacidade de armazenamento de 4KB. Essa memória pode ser expandida externamente, possibilitando acesso a 64KB.

 

  • Memória de Dados
    • A memória de dados interna é separada em dois segmentos: Low-RAM e High RAM. Essas duas seções de memória diferem no modo de acesso, sendo que a High-RAM não é padrão em todos os dispositivos. Além disso, os Registradores de Funções Especiais - SFR (do inglês, Special Function Registers) ocupam esse de endereçamento. Assim como a memória de programa, os dados podem ser armazenados externamente.

 

 

Pinout

 

    • Os pinos destacados abaixo fazem parte da interface do microcontrolador com as memórias externas. 
    • EA (External Access Enable): Determina se a memória de programa é interna ou externa;
    • ALE (Address Latch Enable): Saída habilitadora do latch de endereços para acesso da memória externa;
    • PSEN (Program Store Enable): Operação de leitura da memória de programa externa.

 

Além desses pinos temos as funções de Reset e Clock do sistemas:

  • RST: Reset do microcontrolador;
  • XTAL1 e 2: Clock que pode ser gerado de duas formas:
    • (1) Entrada do amplificador inversor do oscilador interno. Deve ser conectado à terra se for usado um clock;
    • (2) Saída do amplificador inversor ou entrada para clock externo.

 

Pinos de Controle do Intel 8051.
Figura 1: Pinos de Controle do 8051.

 

  • PORT 0

Porta de 8 bits bidirecional com dreno aberto. Quando a memória externa é utilizada, essa porta determina os bits de endereço AD0~AD7. Além disso, é utilizada como interface para o barramento de dados.

 

Porta P0 do 8051.
Figura 2: Porta P0 do 8051.

 

  • PORT 1

Porta bidirecional de 8 bits de propósito geral. Os pinos possuem pull-up interno.

 

Porta P1 do 8051.
Figura 3: Porta P1 do 8051.

 

  • PORT 2

Porta de 8 bits bidirecional com pull-up interno. Essa porta também é utilizada quando o acesso à memória externa requer um endereço de 16 bits. Nesse caso, não deve ser utilizada como I/O.

 

Porta P2 do 8051.
Figura 3: Porta P2 do 8051.

 

  • PORT 3

Porta de 8 bits bidirecional com pull-up interno. Essa porta também é utilizada para funções especiais da família 8051:

  • RXD e TXD: Transmissor/Receptor de dados da UART;
  • INT0: Interrupção externa 0;
  • INT1: Interrupção externa 1;
  • T0: Entrada do Timer0;
  • T1: Entrada do Timer1;
  • WR e RD: Sinais de controle para acesso da memória de dados externa.

 

Porta P3 do 8051.
Figura 4: Porta P3 do 8051.

 

 

Próximos Artigos

 

Após essa breve introdução, os próximos artigos terão por objetivo descrever a arquitetura do 8051. Desse modo, cada bloco ilustrado na Figura 6 será apresentado em detalhes, possibilitando a compreensão do sistema.

 

Arquitetura do 8051.
Figura 5: Arquitetura do 8051.

 

 

Referências

 

Outros artigos da série

Arquitetura Intel 8051 >>

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Licença Creative Commons
Intel 8051 por Fernando Deluno Garcia. Esta obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
Fernando Deluno Garcia
Fascinado por computação, especialmente na interface entre hardware e software, me engajei na área de sistemas embarcados. Atuo com desenvolvimento de sistemas embarcados e sou docente da Faculdade de Engenharia de Sorocaba.Para mais informações: https://about.me/fdelunogarcia

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Francesco SaccoMarcos ViniciusFernando Deluno GarciaLUIS FERNANDO AFFONSOSouza Recent comment authors
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Marcos Vinicius
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Marcos Vinicius

Seria legal também falar do Zilog Z80.

Francesco Sacco
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Francesco Sacco

Olá Marcos,
Tá anotado. 🙂

LUIS FERNANDO AFFONSO
Membro
LUIS FERNANDO AFFONSO

Gostei bastante Fernando, parabéns!

Souza
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Souza

Que ótimo. Vou acompanhar também esse artigo como estou acompanhando outros tão bons quanto.

Victor Vinicius Gois Bonesi
Membro
Victor Vinicius Bonesi

Excelente artigo!