Sistemas Operacionais de Tempo Real - Alguns Periféricos

sistemas operacionais de tempo real

Introdução

 

Este artigo é o último da série sobre rotinas padronizadas, desenvolvidas em C, para o sistema MCS-51 (8051) e para serem compilados no programa da Keil. Nesse contexto é necessário lembrar que o microcontrolador 8051 não possui em seu hardware muitas interfaces dedicadas e de certa forma autônomas para conexão com periféricos externos. Considerando isso, as rotinas dessa biblioteca realizam o acesso diretamente através dos pinos (bits) dos Ports do microcontrolador e a temporização desses procedimentos fica sendo definida implicitamente pelo clock da CPU ou pelos ciclos de máquina das instruções.

 

As arquiteturas mais modernas de microcontroladores já possuem hardwares dedicados para a implementação de barramentos de comunicação I2C, saídas PWM, entre outras, o que melhora o rendimento da execução do seu software embarcado, por conta do paralelismo das operações.

 

As rotinas apresentadas aqui, não são rotinas de tempo real propriamente ditas, mas funcionam bem como rotinas padronizadas, que podem ser utilizadas em ambientes de tempo real. São rotinas para o acesso a EEPROM serial, aos conversores A/D ADC0838 e AD7730 e ao sensor de temperatura DS1820.

 

 

Descrição das Rotinas

 

 

As rotinas que serão detalhadas a seguir foram desenvolvidas seguindo as sugestões apresentadas no artigo Boas práticas para o desenvolvimento de software - Parte I no que diz respeito a encapsular algumas funções de acesso aos periféricos.

 

Rotinas para memórias seriais do tipo EEPROM

A EEPROM serial modelo NM24CXX da Fairchild, que já está obsoleta, mas pode ser substituída pelo componente CAT24CXX da ON Semiconductor. Na Figura 1, pode-se observar o diagrama funcional da EEPROM serial.

 

Cat24CXX_1

Figura 1: Diagrama funcional da EEPROM serial CAT24CXX

 

 

Definições

 

O trecho de código a seguir pode ser inserido num arquivo de definições do tipo *.h.

 

 

Observe que no trecho de código acima foram definidos um contador ucContadorTimerEEPROM,  que deverá ser inserido na rotina de interrupção do timer principal, uma constante de inicialização e um bit de sinalização para indicar ao processo no loop principal que a temporização terminou. Esse recurso permite uma temporização virtual de 10 ms e é explicado em detalhes no artigo Sistemas Operacionais de Tempo Real - Timers.

 

 

Rotina do Timer de 10 ms

 

 

 Rotina de escrita da EEPROM

 

 

 Rotina de leitura na EEPROM

 

 

Rotinas para acesso ao conversor A/D ADC0838

 

O conversor ADC0838 é um conversor A/D de 8 bits que possui um multiplexador de 8 canais na entrada do conversor. É um componente eletrônico muito robusto e versátil. Na Figura 2, pode-se observar uma aplicação típica para esse componente.

 

ADC0838

Figura 2: Aplicação típica do ADC 0838

 

Definições

 

O trecho de código a seguir pode ser inserido num arquivo de definições do tipo *.h.

 

 

 Rotina de leitura do ADC0838

 

 

 

Rotinas para o conversor A/D AD7730

O conversor A/D AD7730 é um componente de grande precisão e ideal para a medição de sinais extraídos de pontes de strain gages, mais especificamente para a aplicação em balanças de precisão. Algumas características desse componente:

  • Conversor sigma-delta de 24 bits;
  • Resolução de até 1/230.000;
  • Medidas razométricas com relação à fonte;
  • Filtro digital programável;
  • Etc.

Na Figura 3 pode ser observada uma aplicação típica desse componente e alguns módulos internos.

 

AD7730_1

Figura 3: Aplicação típica do conversor AD7730

 

 

Para se aprofundar nos conceitos de medidas em ponte, recomendo a leitura do artigo técnico Ponte de Wheatstone.

 

Definições

 

O trecho de código a seguir pode ser inserido num arquivo de definições do tipo *.h.

 

 

Rotina para escrever uma palavra no AD7730

 

 

Rotina para ler dados do AD7730

 

 

Rotina para verificar se há dados disponíveis

 

 

Exemplo de rotina de interrupção gerada pelo conversor AD7730

 

 

Rotinas para o termômetro digital DS1820

O termômetro DS1820 é um componente com boa precisão, incrementos de 0,5ºC na faixa de medição de temperaturas entre -55º a +125ºC. Como pode ser observado na Figura 4, trata-se de um termômetro digital, compacto com a interface de comunicação 1-wire (um único fio). Esse componente já está obsoleto e não há reposição direta.

 

DS1820

Figura 4: Detalhes do componente DS 1820

 

Definições

 

O trecho de código a seguir pode ser inserido num arquivo de definições do tipo *.h.

 

 

Rotina para aguardar n vezes 10 ms

 

 

Rotina para gerar Reset no Bus do DS1820

 

 

Rotina para escrever no DS1820

 

 

Rotina para ler do DS1820

 

 

Resumo

 

Neste artigo técnico foram apresentadas algumas rotinas padronizadas, codificadas em C, para serem compiladas no programa da Keil. Essas rotinas permitem configurar e acessar alguns periféricos utilizando-se os microcontroladores da família MCS-51. Essas rotinas foram utilizadas em projetos reais e funcionam!

Este artigo é o quinto da série de artigos que abordam algumas funções comuns em projetos de sistemas embarcados de tempo real. Confira os demais artigos.

 

Sistemas Operacionais de Tempo Real

 

 

Bibliotecas de funções e rotinas padronizadas em linguagem C para MCS-51

 

  • Timers - É apresentada uma biblioteca desenvolvida em linguagem C para a inicialização e o uso dos Timers do MCS-51;
  • Displays de 7 segmentos  – É apresentada uma biblioteca desenvolvida em linguagem C para a inicialização e o uso em displays de 7 segmentos;
  • Teclados Matriciais  – É apresentada uma biblioteca desenvolvida em linguagem C para varredura, leitura, debounce, identificação da tecla acionada e desvio para a rotina de tratamento. A forma como as rotinas foram escritas, permitem sua fácil reutilização em outros projetos;
  • Periféricos (este artigo) - É apresentada uma biblioteca desenvolvida em linguagem C para a inicialização e o uso de alguns periféricos, tais como conversores A/D, sensor de temperatura e memórias seriais.

 

Referências

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/CAT24C01-D.PDF

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/adc0838-n.pdf

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7730_7730L.pdf

http://www.systronix.com/Resource/ds1820.pdf

 

 

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Caio Pereira

Parabéns Henrique!
Um artigo no estilo "Embedded System Building Blocks" Brasileiro! muito legal! Abraços

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