Aula 3 — Listas de Pinos e Máscara de Bits

Duração estimada: 30 minutos
Bloco: 2 de 3 — Listas, laços e lógica combinatória

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Objetivos

Ao final desta aula você será capaz de:

• Representar um banco de LEDs como uma lista de pinos
• Usar um único byte para controlar múltiplas saídas
• Extrair bits individuais de uma palavra binária com máscara e shift
• Usar for para varrer pinos e aplicar lógica bitwise em cada um

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1. Conceito

Nas aulas anteriores controlamos um LED por vez. Agora vamos tratar um grupo de pinos como uma palavra de bits.

Imagine 4 LEDs conectados aos GPIOs 2, 4, 5 e 18. Podemos representar o estado de todos eles com um único número de 4 bits:

Palavra:    0b 1 0 1 1
Pino:          18 5 4 2

Para saber o estado do pino correspondente ao bit N, usamos:

bit = (palavra >> N) & 1

Isso é uma máscara de extração: deslocamos a palavra para a direita até o bit desejado ficar na posição 0, e então isolamos esse bit com & 1.

Operação	O que faz
palavra >> N	Move o bit N para a posição 0
& 1	Descarta todos os bits exceto o bit 0
& 0b1111	Mantém apenas os 4 bits menos significativos

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2. Circuito

Componente	Quantidade
ESP32 DevKit	1
LED	4
Resistor 220 Ω	4

Conexões:

GPIO2  ──► R220 ──► LED0 ──► GND   (bit 0, menos significativo)
GPIO4  ──► R220 ──► LED1 ──► GND   (bit 1)
GPIO5  ──► R220 ──► LED2 ──► GND   (bit 2)
GPIO18 ──► R220 ──► LED3 ──► GND   (bit 3, mais significativo)

# Pico: use GPIO 0, 1, 2, 3 no lugar de 2, 4, 5, 18

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3. Código

Nota: o código desta aula usa funções definidas com def. Se esse conceito ainda não é familiar, leia a Aula 3 — Extra: Funções em MicroPython antes de continuar — ela é curta e vai deixar o código abaixo completamente claro.

Parte A — escrevendo um padrão binário nos LEDs

from machine import Pin
import time

# lista de pinos: índice 0 = bit menos significativo
pinos = [
    Pin(2,  Pin.OUT),   # bit 0
    Pin(4,  Pin.OUT),   # bit 1
    Pin(5,  Pin.OUT),   # bit 2
    Pin(18, Pin.OUT),   # bit 3
]
# Pico: pinos = [Pin(0,Pin.OUT), Pin(1,Pin.OUT), Pin(2,Pin.OUT), Pin(3,Pin.OUT)]

def escrever_palavra(palavra):
    """Aplica os 4 bits de 'palavra' nos 4 LEDs."""
    for i, pino in enumerate(pinos):
        bit = (palavra >> i) & 1   # extrai o bit i
        pino.value(bit)

# --- experimento: escreva padrões e observe os LEDs ---
padroes = [0b0001, 0b0010, 0b0100, 0b1000,   # um LED por vez
           0b1010, 0b0101,                     # alternados
           0b1111, 0b0000]                     # todos acesos / apagados

for padrao in padroes:
    print(f"Palavra: {padrao:04b} ({padrao})")
    escrever_palavra(padrao)
    time.sleep(0.8)

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Parte B — contador binário de 0 a 15

while True:
    for valor in range(16):             # 0b0000 até 0b1111
        escrever_palavra(valor)
        print(f"{valor:2d} = 0b{valor:04b}")
        time.sleep(0.4)

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4. Experimento

Execute a Parte A e preencha a tabela observando os LEDs:

Palavra (binário)	LED3	LED2	LED1	LED0	Decimal
0b0001	__	__	__	__	1
0b0010	__	__	__	__	2
0b0100	__	__	__	__	4
0b1000	__	__	__	__	8
0b1010	__	__	__	__	__
0b0101	__	__	__	__	__
0b1111	__	__	__	__	__

Perguntas:

a) Qual padrão binário é necessário para acender apenas LED1 e LED3?

0b_______ = decimal _____

b) Acompanhe a linha escrever_palavra no código. Quando i = 2 e palavra = 0b1010:

• palavra >> 2 = 0b_______
• (palavra >> 2) & 1 = _____
• O LED2 vai ficar: aceso / apagado?

c) Execute a Parte B. Qual padrão visual você observa nos LEDs à medida que o contador avança?

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5. Desafio

Desafio principal: modifique o contador para exibir apenas os valores pares de 0 a 14 nos LEDs.

# Dica: um número é par quando seu bit 0 vale 0.
# Como verificar isso com um operador bitwise?
for valor in range(16):
    if ___________:        # condição bitwise para número par
        escrever_palavra(valor)
        time.sleep(0.5)

Desafio bônus: crie uma função ler_palavra() que leia 4 botões e retorne o valor binário formado por eles. Use a operação inversa: palavra |= (btn.value() << i).

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Resumo da aula

• Uma lista de pinos permite tratar um banco de I/O como uma palavra de bits
• (palavra >> i) & 1 extrai o bit na posição i
• & mascara preserva apenas os bits que a máscara tem em 1
• Um for enumerate() percorre pinos e índices simultaneamente
• O valor binário de 4 bits pode representar 16 estados distintos (0 a 15)

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