Algoritmo e Programação - Switch Case

   Olá a todos. Já que retornamos, vamos dar continuidade a série sobre algoritmo e programação. Hoje vamos falar de um novo comando, que é o switch case (também conhecido como switch).

   Imagine que temos uma variável inteira que em nosso programa vai assumir valores de 0 até 9. Para cada valor, devemos escrever uma mensagem diferente na tela com o comando printf. Uma das maneiras de fazer isso é criar 10 comandos ifs, um para cada situação, da seguinte forma:

unsigned char variavel = 2;

int main()
{
if(variavel == 0)
{
printf("Valor zero.\n");
}
if(variavel == 1)
{
printf("Valor um.\n");
}
if(variavel == 2)
{
printf("Valor dois.\n");
}
if(variavel == 3)
{
printf("Valor três.\n");
}
if(variavel == 4)
{
printf("Valor quatro.\n");
}
if(variavel == 5)
{
printf("Valor cinco.\n");
}
if(variavel == 6)
{
printf("Valor seis.\n");
}
if(variavel == 7)
{
printf("Valor sete.\n");
}
if(variavel == 8)
{
printf("Valor oito.\n");
}
if(variavel == 9)
{
printf("Valor nove.\n");
}
system("pause");
}

   Este é um jeito de fazer. Um jeito meio longo (ocupou 49 linhas, embora alguém pudesse dizer que isso se deve pela forma que eu costumo escrever o código) mas funciona.

   O comando switch serve para quando queremos comparar o valor inteiro de uma variável com diversos outros valores. Vamos aplicá-lo ao exemplo dado anteriormente para observarmos sua sintaxe.

unsigned char variavel = 7;

int main()
{
switch (variavel)
{
case 0:
printf("Valor zero.\n");
break;
case 1:
printf("Valor um.\n");
break;
case 2:
printf("Valor dois.\n");
break;
case 3:
printf("Valor três.\n");
break;
case 4:
printf("Valor quatro.\n");
break;
case 5:
printf("Valor cinco.\n");
break;
case 6:
printf("Valor seis.\n");
break;
case 7:
printf("Valor sete.\n");
break;
case 8:
printf("Valor oito.\n");
break;
case 9:
printf("Valor nove.\n");
break;
default:
printf("Valor estranho encontrado!\n");
break;
}
system("pause");
}

   Então vamos prestar atenção na sintaxe do comando switch. Após o comando switch escreve-se, dentro de parênteses, a variável que será testada. Nesse caso eu nomeei a variável como "variavel" (que criativo que eu sou). Após isso abre-se um bloco de chaves.

   Dentro do bloco colocamos case, o valor a ser testado e dois pontos. Depois disso escrevemos todos os comandos que devem ser executados se a variável for igual ao valor testado. Depois dos comandos que queremos que sejam executados finalizamos com comando break.

   Para que serve o comando break? Quando nosso programa encontra o comando break, ele sai fora do laço que está sendo executado. Neste caso, ele sai fora do comando switch. Vamos supor que nos esqueçamos de colocar break no comando switch, e a variável tenha valor zero. Nesse caso ela é comparada com o case 0, será igual e mostrará na tela a mensagem "Valor zero.". Mas, como o programa não encontrou um break, ele vai mostrar na tela a mensagem "Valor um." que está dentro do case 1, mesmo que o valor da variável seja diferente de 1, e continuará mostrando todas as mensagens seguintes. Se esquecermos de todos os breaks, o programa vai mostrar todas as mensagens e executar todos os comandos após o case que corresponder ao valor da variável. Por isso, sempre que seu case executar os comandos de mais de um caso, verifique se você não esqueceu de colocar o comando break em algum dos cases.

   Por fim temos o default. O programa vai executar os comandos dentro de default sempre que a variável testada não se encaixar em nenhum dos cases. Por isso que o nome desse caso é default (um pouco auto explicativo). Após os comandos do default devemos lembrar de fechar o bloco de chaves do switch.

   Perceba que, nesse caso, não ganhamos muita economia de linhas (gastei 45 linhas para fazer esse código). O maior ganho foi em organização. Ao ver um comando switch o programador já sabe que terá múltiplas comparações de valores inteiros e isso facilita a compreensão do código.

   Note que o comando switch compara apenas igualdade. Não é possível comparar se um valor é maior que ou menor que outro utilizando esse comando. Também só é possível comparar valores do tipo inteiro, e nunca valores do tipo float (decimais, números com vírgula). Em todos os casos onde o switch não se aplica, é aconselhado o uso do comando if. O comando switch suporta números negativos desde de que a variável testada comporte esses números (seja do tipo signed).

   Caso você queira testar esses exemplos no seu compilador, lembre-se de inclui os arquivos stdio.h e stdlib.h. Caso se esqueça, o compilador gerará erro dizendo que o comando system("pause") não está definido dentro do escopo do programa.

   Por hoje era isso. Qualquer dúvida me avisem pelos comentários. Sugestões? Comentários! Críticas? Comentários! Para entrar em contato, utilize os comentários. Espero que tenham gostado e entendido. Vamos continuar estudando! Um abraço e até a próxima.

Retorno Triunfal!

Nossa, quanto tempo faz que não escrevo aqui. Deixe-me ver, faz desde março desse ano!

Primeiro, permitam-me explicar o motivo de minha ausência aqui. Este último ano estive envolvido com pesquisa tecnológica na Universidade de Caxias do Sul. Estava trabalhando em um projeto sobre identificação de parâmetros de baterias chumbo ácidas reguladas por válvula (VRLA ou também conhecida como bateria de carro!).

Devido a pesquisa estive mais dedicado a funções dentro da universidade, como monitorias e até mesmo minhas próprias aulas. Mas este ano estou deixando o projeto, então creio que vou ter mais tempo e disposição para escrever aqui.

Então vamos lá. O que temos pendente para fazer? Temos a série sobre programação C, que nunca foi terminada =/.

Depois disso vamos começar uma série sobre microcontroladores (por que não?). Estou trabalhando em um programa para Arduíno (sim, eu comprei um ^^) para comunicar com um controle de PS2. Estou terminando isso e, após finalizar, quero expandir para outros microcontroladores que conheço (PIC e ARM).

Também quero incluir algumas coisas sobre física (amor de minha vida) e química (apenas uma paixão momentânea). Por que não? O blog é meu mesmo!!!

Como sempre estou aceitando comentários, sugestões e críticas para continuar melhorando o blog. Conto com a ajuda de todos os leitores.

Então vamos lá, que 2014 não terminou e temos muito trabalho a recuperar.

Abraço a todos e de volta aos estudos!!!

Não Jogue Fora: Conserte!

Não jogue fora, conserte. Essa era a frase estampada na capa da revista Galileu, de fevereiro de 2014. Fazia chamada para um excelente artigo falando sobre a cultura do conserto, de grupos de pessoas que se opõem à obsolescência programada e clamam pelo direito de seus equipamentos serem facilmente consertáveis. Assim, no meio da matéria, descobri o site iFixit, que reúne diversos guias e manuais de reparos de diversos produtos diferentes, como celulares e consoles, e tudo gratuito!

Ainda não explorei completamento o site, mas com certeza é muito útil saber que ele existe. E, por isso, compartilhei esta descoberta aqui no blog. Aproveito para recomendar a revista Galileu, que me pareceu ser uma ótima revista, com diversas matérias interessantes.

Enfim, é isso. Espero que essa informação seja útil para alguém. Obrigado pela atenção e até a próxima! E lembrem-se: continuem estudando, que eu também continuarei! Abraço!

Resumo da Série de Eletrônica Digital

     Olá a todos. A algum tempo me empenhei em escrever uma série de posts sobre eletrônica digital e que, com o último post sobre memórias, eu dei como concluída (muito embora, no futuro, possam ser acrescentados mais posts a ela!). Com isso acho conveniente escrever um resumo, que mais serve como um índice da série, com os links de cada post, assim como fiz com a série de conversores chaveados.

     Caso seja necessário acrescentar outro post nessa série, esse índice será atualizado. Como saberei se outro post é necessário? Com a ajuda de vocês, leitores! Assim, qualquer sugestão tipo "ei, faltou um post sobre tal assunto" será útil para indicar o que faltou na série.

     A ideia principal é, após o fechamento de outra série em andamento, sobre linguagem C, iniciar uma série sobre microcontroladores PIC.

     Então, sem mais delongas, vamos ao índice, que busquei organizar no sentido de pré-requisitos, ou seja, para ler um post qualquer é necessário do conhecimento dos anteriores:

Álgebra Booleana

Lógica Combinacional: Portal Lógicas

Lógica Sequencial: Flip-Flop SR

Lógica Sequencial: Flip-Flop JK

Flip-Flop D e T (funcionamento)

Exercício Resolvido: Circuito Lógico para Senha de Cofre

Registradores Paralelo, Série, Série-Paralelo e Paralelo-Série

Memórias: Definições e Organização Lógica

     Aí está o sumário dessa série, que espero que possa ajudar todos que precisarem e, por favor, eu, como estudante de engenharia de controle, me importo muito com o feedback. Sugiram nos comentários, se vocês acham que falta algo. O post sobre o circuito para senha de cofre, por exemplo, surgiu como sugestão de um leitor.

   Obrigado pela atenção. Abraço e bom início de semestre a todos. Lembrem-se: continuem estudando, que eu também vou! Fui.

Atualizado pela última vez em: 01/03/2014.

Aniversário do Blog!

     Fevereiro é o mês de aniversário do blog. O blog completou 3 anos de existência e embora o ritmo de postagens não seja mais o mesmo (eu estou ficando devagar, muito trabalho, estudo e namoro) a qualidade dos posts e do auxílio que eu busco prestar a quem me procura aumentou! Isso por que quando eu comecei em 2011 eu não tinha nem experiência prática e nem formação teórica em eletrônica.

     Hoje, três anos depois, eu me formei técnico em eletrônica, iniciei o curso de engenharia de controle e automação, trabalho há 1 ano e meio na indústria, faço pesquisa acadêmica há 6 meses, fui monitor de sistemas digitais e, nesse semestre, serei de microprocessadores I.

     Ou seja, estou me esforçando. E todo o conhecimento que acumulei nesse início da minha trajetória profissional me mostrou o quão pouco eu sei. Interagir com pessoas que estão em um nível muito acima do meu me fez perceber que tenho muito a aprender.

     Mas, por sorte (essa última que, por mais que não goste de admitir, tem um papel muito importante na minha vida), essas pessoas de alto nível estão sempre disponíveis para me ensinar e me ajudar a buscar o meu próprio conhecimento.

     E elas tem não somente aumentado meu nível de conhecimento técnico, mas tem me mostrado a importância de pessoas disposta a compartilhar o conhecimento. É para isso que o blog existe desde o começo, e para isso que continuará existindo pelo máximo de tempo que eu puder mantê-lo. E mesmo com um baixo ritmo de postagem, ainda me alegra de ver que todo dia pelo menos 100 pessoas visualizam esse blog. Espero que essas pessoas estejam encontrando o que procuram aqui e que saibam que, se precisarem, podem deixar um comentário que eu com certeza responderei (dentro de um prazo de dois dias úteis :).

     Obrigado a todos os leitores e seguidores do blog. Um feliz aniversário para nós. Que esse ano seja de muito esforço e muitas conquistas. Vamos continuar estudando.

Problema em Conversor Chaveado: Indutor e Validação de Projeto!

     Olá. Alguns meses atrás eu fiz um post contando um caso sobre problemas em circuitos eletrônicos devido ao excesso de fluxo de solda na placa. Hoje eu volto para, novamente, contar um caso que acompanhei na empresa na qual trabalho, em um circuito de sensor de inclinação. Como no momento estou trabalhando na parte de qualidade de produto, terei muitas histórias técnicas para contar, então pode ser que esse modelo de "estudo de caso" se torne mais comum no blog.

     Basicamente ocorreu o seguinte. Foi feita uma alteração na placa desse sensor de inclinação. O circuito em si não foi alterado. A alteração se limitou ao lay-out dos componentes, para a placa ficar menor e melhor organizada. Como o circuito era o mesmo, a nova versão de placa não foi testada pelo setor de projetos e passou direto para a produção. Então dois colegas meus, muito observadores, perceberam que o sensor ficou um pouco menos estável. Enquanto na versão antiga o ângulo possuía uma variação de 0,2° na versão nova a variação chegava a 0,7°, porém o problema parecia um pouco intermitente.

     Então teve um período de discussão se aquilo era um problema ou se era algo da nossa cabeça, foram feitas algumas comparações entre versões de placa, diversos testes. Enfim, passado esse período, determinamos que era um problema e passamos a buscar a causa. Minha ideia era desconectar o conversor chaveado e ligar uma fonte linear no lugar, para ver se a variação diminuía (suspeitava de ruido eletromagnético). Mas como não estou mais presente na empresa em tempo integral, um colega meu (um dos que observou o problema em primeiro lugar) teve a seguinte ideia: dessoldou o indutor do conversor chaveado, soldou dois fios nele e o reconectou eletricamente no circuito, porém fisicamente longe do resto dos componentes. O resultado foi uma diminuição da variação para valores iguais a versão anterior da placa.

Conclusões

     Não é novidade que conversores e fontes chaveadas geram ruído eletromagnético e o indutor é um componente onde esse fenômeno está mais concentrado. Desse caso tiramos a lição que CIs sensíveis, e nessa categoria incluo principalmente circuitos de instrumentação e medição, podem ser afetados por ruído tanto elétrico (que pode entrar pela alimentação) quanto eletromagnético. Nesses projetos o lay-out faz a diferença. A organização da placa deixa de ser uma questão puramente estética ou de economia de espaço e se torna uma questão de funcionalidade do produto, o que não ocorre com tanta ênfase em circuitos com fontes lineares, por exemplo.

     Outra lição é adotar a política de validação de projeto e alterações antes de passá-los para a produção. Mesmo nas alterações que parecem ser irrelevantes. Se a alteração foi significante a ponto de ser feita, deve ser significante a ponto de ser validada. Isso evita uma situação onde um projeto é passado para a produção, são montadas muitas vezes centenas de peças e depois percebe-se uma não conformidade. Por isso bato na tecla da validação de projeto!

     Então as dicas que eu deixo são essas: cuidado com o lay-out em fontes ou conversores chaveados. O lay-out importa muito nesses casos. Validação de projeto é uma política importante que faz a diferença.

     Espero que este estudo de caso sirva de ajuda para alguém passando por problemas semelhantes. Qualquer dúvida, sugestão, crítica ou contribuição com alguma história que presenciou, usem os comentários, que serão respondidos o mais breve possível. Um abraço, até a próxima e continuem estudando para resolvermos problemas como esse cada vez com mais facilidade!

Memórias: Definições e Organização Lógica

     Olá a todos. Depois de muito tempo sem escrever no blog, mas sempre atento aos comentários de vocês, resolvi escrever esse post sobre memória, como uma continuação de nossa série sobre eletrônica digital. Espero que entendam a falta de posts, já que o semestre foi puxado, e atualmente estou trabalhando em uma empresa na parte da manhã, auxiliando em uma pesquisa na parte da tarde e estudando a noite. Pelo menos estava antes de entrar de férias desses meus três compromissos! Então sem mais delongas vamos falar das memórias!

     Eu escolhi o tema de memórias pois, em minha recente experiência como monitor de sistemas digitais, percebi que muita gente tem dificuldades em entender o funcionamento das memórias. Então hoje eu vou tentar simplificar o entendimento desse componente tão importante.

     Vamos começar falando das definições de memórias:

     A memória é um dispositivo que guarda dados, que podem ser recuperados em um momento posterior. Existem diversos tipos de memórias, que são utilizadas para diferentes necessidades. Como exemplos temos o antigo disquete, o CD, o HD, os "pentes" de memória RAM do nosso computador, nosso flash-drive (pen-drive), entre outros. Nosso dia-a-dia está lotado de equipamento com capacidade de memória. Não falo somente dos nossos computadores e celulares, mas televisões (que conseguem guardar data e hora, ou podem ser programadas para avisar do começo de um programa), nossos aparelhos de DVD, nossos microondas.

     Existem diferentes tipos de memórias para diferentes tipos de necessidades. E esses tipos receberam denominações, que facilitam a identificação. Então vou começar com algumas definições.

     Memória Sequencial (HD, CD, DVD, Disquete): Esta memória possui acesso sequencial, ou seja, em sequência, um endereço após o outro. Se estamos no início da memória e queremos ler um dado do fim dela, temos que passar por todo o espaço intermediário. Todos os exemplos entre parênteses são mídias "rotativas", ou seja, são discos. Para ler um dado "distante" somos obrigados a rotacionar o disco, ou seja, a passar por espaços intermediários que não nos interessam. Essa rotação consome tempo e, por isso, memórias sequenciais costumam ser mais lentas. Nessas mídias, por exemplo, a velocidade de leitura está associada fisicamente a velocidade máxima possível de rotação do disco, além de outros fatores.

    Memória RAM - Random Access Memory [Memória de Acesso Aleatório] (Memória RAM do computador, flash-drive): Esta memória é o oposto da memória sequencial. O aleatório no nome não significa que a memória fica pulando caoticamente entre endereços, mas significa que se estamos no início e queremos ir para o fim, não precisamos passar pelo espaço intermediário. Basicamente, para pular entre endereços vizinhos e pular entre endereços distantes, tomamos a mesma quantidade de tempo.

     Memória Volátil (Memória RAM do computador): É a memória que, uma vez cortada a energia, a memória perde todo seu conteúdo. São memórias construídas em CIs, com transistores, embora nem todas memórias de CI sejam voláteis.

     Memória Não-Volátil (HD, CD, DVD, Disquete): São memórias que mesmo cortadas a energia, não perdem a informação, já que o processo de retenção de informação não depende de energia. No caso do HD e do Disquete são métodos magnéticos, enquanto no CD e DVD são propriedades ópticas.

     Memória de Leitura e Escrita (Memória RAM, HD, Flash-Drive): São memória que permitem, além da leitura, gravação repetidas. Ou seja, podemos gravar e ler quantas vezes quisermos. A memória possui uma limitação de ciclos de gravação, mas geralmente essa quantidade é muito alta para a aplicação da memória.

     Memória ROM - Read Only Memory [Memória Somente de Leitura] (ROM de BIOS, CD-ROM): São memórias que permitem apenas uma gravação, e depois somente leitura, ou memórias que vem gravadas de fábrica, e permitem somente leitura. Algumas memórias, como as memórias de programa de microcontroladores são chamadas de ROM, mas elas são memórias do tipo flash e podem ser regravadas inúmeras vezes. Outro engano comum é achar que memória ROM é o contrário de memória RAM. Existem memórias que são ROM e RAM ao mesmo tempo, como memórias PROM (ROM Programável, porém só podia ser escrita uma vez), além de memórias ROM mais antigas.

     Vamos analisar o diagrama lógico de uma memória a partir da imagem abaixo, e entender como ela funciona:

     Uma memória tem 3 barramentos em sua estrutura lógica, que são o barramento de dados, de endereços e de controle. O barramento de endereços escolhe um endereço dentro da memória, o barramento de dados deverá contém os dados que a gente quer colocar na memória (no caso de escrita), ou irá conter os dados que a gente quer ler da memória (no caso de leitura), e o barramento de controle serve para selecionar a memória e controlar as operações de leitura e escrita. Essa descrição, embora correta, algumas vezes não é prática para o entendimento, então vamos entender cada um dos componentes da memória por analogia, que eu considero um bom método de aprendizado.

Endereços da Memória

     Imagine a memória como sendo um cômodo com várias gavetas, como o da imagem acima. Assim cada endereço é uma gaveta. Em binário, para contar de 0 a 4 (o que consegue determinar cada uma das 5 gavetas), precisamos de 3 dígitos. Vamos determinar o seguinte:

000 - Gaveta 1 (do topo)

001 - Gaveta 2

010 - Gaveta 3

011 - Gaveta 4

100 - Gaveta 5 (abaixo)

     Dessa forma percebemos que com 3 dígitos podemos "endereçar" todas as 5 gavetas. Esse é o papel do barramento de endereços. São um conjunto de entradas da memória em que a gente coloca o sinal correspondente ao endereço que queremos. No caso da nossa "memória criado-mudo" precisaríamos somente de 3 fios como barramento de endereços. Para acessar a gaveta número 4, eu colocaria o sinal 011 nesses conjunto de fios, e com isso teria acesso a gaveta número 4.

Dados da memória

     Os dados da memória podem ser vistos como sendo o conteúdo de cada gaveta. Normalmente, cada endereço da memória contém 8 bits, que formam 1 byte. Mas é possível construir memórias que possua 16 bits (2 bytes) por endereço. É possível construir inclusive memórias com menos de 1 byte por endereço, como, por exemplo, 4 bits. Mas o comum são memórias de 8 bits.

     Para definir uma memória, utilizamos um par de números. Por exemplo, uma memória 64x8 possui 64 endereços, sendo que cada endereço contém 8 bits (1 byte). Uma memória de 128x16 possui 128 endereços de 16 bits cada. Portanto esses dois números são suficientes para caracterizar a memória, do ponte de vista de capacidade de armazenamento.

     A largura do barramento de dados é determinado pelo segundo número do par. Por exemplo, a memória de 64x8 deverá ter uma largura de 8 bits no barramento de dados. Por quê? Pois para colocar uma informação de 8 bits dentro da memória, teremos que ter 8 condutores (fios), um para cada bit. A memória de 128x16, por sua vez, deverá ter uma largura de barramento de dados de 16 bits, pelo mesmo motivo explicado anteriormente.

     O largura do barramento de endereços é determinado pelo primeiro número do par, porém não de forma tão direta quanto o barramento de dados. A memória de 64x8 possui 64 endereços e, portanto, tem uma largura de endereço de 6 bits. Por quê? Pois com 6 bits podemos formar 64 combinações, uma para cada endereço. A memória de 128x16, por sua vez, deverá ter uma largura de barramento de 7 bits, pois com 7 bits podemos formar 128 combinações, uma para cada combinação. Como chegamos nesse valor? A conta é feita da seguinte forma:

Onde:

N é a largura do barramento de endereços;

A é a quantidade de endereços da memória.

     Ou seja, a largura do barramento é o número "N", onde 2 elevado a "N" resulta no número total de endereços da memória. A memória de 128 endereços possui uma largura de barramento de 7, pois:

   A largura do barramento de controle é variável, depende do tipo da memória e do fabricante. Basicamente uma memória possui uma entrada de ENABLE, que habilita a memória e, se a memória for do tipo de leitura e escrita, possuirá uma entrada de R/W, que seleciona entre o modo de leitura e escrita.

    A função do pino ENABLE, as vezes chamado de CS (Chip Select), pode variar. Geralmente coloca todas as saídas da memória (barramento de dados) em alta impedância mas, em alguns casos, pode simplesmente colocar todas as saídas da memória em 0.

     Por fim, para calcular a quantidade total de células de memória, ou seja, a quantidade total de bits que a memória consegue armazenar, apenas multiplicamos a quantidade total de endereços pelo número de bits que um endereço consegue armazenar. No caso da memória de 64x8, podemos armazenar um total de 512 bits, enquanto na memória de 128x16 podemos armazenar 2048 bits, ou 2K bits.

     E por hoje era isso. Espero ter esclarecido um pouco o conteúdo de memórias para quem precisava. Qualquer dúvida, sugestão ou crítica, deixem um comentário. Abraço a todos, boas festas de fim de ano e que tenhamos um ótimo 2014. Até a próxima e continuem estudando!