Entradas e Saídas Digitais
Basicamente esta funcionalidade consiste em poder ler (entrada) ou forçar (saída) um sinal digital (0 ou 1) em um pino do microcontrolador. Pode parecer pouco, mas é um dos recursos mais importantes e mais utilizados.
É comum os microcontroladores oferecerem uma grande quantidade de entradas e saídas digitais. Não é comum quase todos os pinos poderem ser utilizados para isto; registradores de configuração permitem definir quais pinos serão usados para entrada, quais para saída e quais serão usados para outras funções.
Entradas Digitais
Um uso típico de uma entrada digital é para detectar se um botão está apertado. Obiamente, no lugar do botão podemos ter qualquer tipo de sensor ou dispositivo com um saída digital. Por exemplo, podemos ter uma chave que se fecha com a proximidade de um imã. Prendemos o imã em uma porta e a chave no batente e temos um sensor digital que indica se a porta está aberta ou fechada.
Uma entrada digital pode também ser utilizada para implementar uma comunicação serial ou paralela com um outro componente ou dispositivo (no caso de comunicação serial, muitos microcontroladores possuem recursos específicos para isto, como veremos adiante).
Uma facilidade comum é o microcontrolador ser capaz de gerar uma interrupção quando ocorre uma mudança no sinal de um pino. Isto é mais eficiente que o software ficar examinando periodicamente a entrada.
Saídas Digitais
Um uso básico de uma saída digital é acionar um LED. A capacidade de acionamento de uma saída digital é normalmente limitada; um transistor ou um relê podem ser utilizados para controlar cargas maiores. Desta forma uma saída digital pode controlar uma lâmpada, um motor, uma sirene, etc.
O software pode controlar mudança rápidas e periódicas das saídas digitais. Por exemplo, podemos ligar um alto-falante (ou um buzzer) a uma delas e gerar sons.
De forma semelhante às entradas digitais, as saídas digitais podem ser utilizadas para implementar comunicação serial ou paralela com outros componentes ou dispositivos.
Pulse Width Modulation - PWM
Um uso comum de saídas digitais é gerar pulsos repetitivos. Por este motivo é comum uma funcionalidade específica para isto nos microcontroladores. No PWM programa-se o período (que define a frequência) e a relação entre os tempos de sinal "1" e sinal "0" (duty cycle).
Aplicações simples de PWM são a geração de sons e o controle da intensidade aparente de um LED (acendendo e apagando rapidamente um LED não se percebe que ele está piscando; a intensidade aparente varia com o duty cycle).Um exemplo mais completo de uso de entrada e saída digitais pode ser visto no post "Controlando um LED com um PIC - Parte I".
Entradas Analógicas
Uma entrada analógica fornece um número que depende da tensão presente em um pino. O número de bits no número define a precisão da conversão; valores típicos são 8, 10, 12 e 16 bits.
Alguns exemplos de uso de para uma entrada analógica:
- verificar o nível da alimentação, para indicar bateria baixa
- verificar o nível do sinal recebido, para circuitos com comunicação via rádio
- verificar o nível de luminosidade ambiente e acertar a intensidade de LEDs
- digitalizar sinais analógicos para armazenamento ou processamento
O processo em si da conversão demora um certo tempo e consome energia, portanto aplicações de digitalização contínua não são comuns.
Uma alternativa às entradas analógicas são os comparadores analógicos. Neste caso o microcontrolador inidica somente se a tensão em um pino é maior ou menor que um valor de referência (fixo) interno. Um divisor resistivo externo pode ser usado para deixar o sinal a monitor compatível com o valor de referência.
Saídas Analógicas
Em uma saída analógia a tensão de um pino é controlada escrevendo um valor em um registrador. Este tipo de recurso é mais incomum.
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