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26/03/2015
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INTRODUCCIN A LOS
MICROCONTROLADORES
Ing. Lenin Llanos Len
Los Microcontroladores
Qu son?
Circuitos Integrados
(CIs) programables.
Estructura similar a una computadora.
Ejecucin secuencial de instrucciones.
Control y sensado
Los Microcontroladores
Cmo son?
Como cualquier otro CI que ya
conozcan.
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Los Microcontroladores
Para qu
sirven?
Automatizar Supervisar Controlar
Los Microcontroladores
Cmo son internamente?
Ing. Lenin Llanos Len
Los Microcontroladores
En la figura anterior mostramos un esquema bsico de
un uC, el cual est compuesto de tres bloquesfundamentales: CPU, la memoria, y la interfaz de
entrada y salida. Los bloques se conectan entre s
mediante buses.
Los buses se clasifican de acuerdo a la informacin quetransportan pueden ser de direcciones, de datos o de
control.
Ing. Lenin Llanos Len
Los Microcontroladores
Qu debe tener?
Recursos de entrada/salida
(I/O).
Espacio optimizado.
El uC idneo para una
aplicacin.
Seguridad en el funcionamiento
del uC.
Bajo consumo.
Proteccin de los programas
frente a copias.
Capacidad de MIPS.
Perifricos incorporados.
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Los MicrocontroladoresUn microcontrolador combina los recursosfundamentales disponibles en un microcomputador, esdecir, la CPU, la memoria y los recursos de entrada ysalida, en un nico circuito integrado.
Los Microcontroladores
El oscilador
Todos los uC disponen de un circuito oscilador que
genera una onda cuadrada de alta frecuencia, que
genera los pulsos de reloj que sincronizan todas las operaciones internas del
sistema (Fosc).
Los Microcontroladores
El oscilador
Generalmente, el circuito de reloj est incorporado en el uC
y slo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar
la frecuencia de trabajo
Al aumentar la frecuencia de reloj (fosc) se disminuye el
tiempo de instruccin pero se produce un incremento en el
consumo de energa.
La CPU La CPU es el cerebro del uC y es manejado por el programa
almacenado en la memoria. La tarea del CPU bsicamente es
traer las instrucciones, una a una del programa almacenado en
la memoria, interpretarlas y hacer que se ejecuten.
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LA MEMORIA
En los uC la memoria de instrucciones y datos est
integrada en el propio chip.
Una parte debe ser no voltil, tipo ROM, y se
destina a contener el programa de instrucciones
que gobierna la aplicacin. Otra parte de memoria
ser tipo RAM, voltil, y se destina a guardar las
variables y los datos.
PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA I/O
La principal utilidad de las patitas que posee la cpsula
que contiene un uC es soportar las lneas de I/O que
comunican al computador interno con los perifricosexternos.
Segn los controladores de perifricos que posea cada
modelo de uC, las lneas de E/S se destinan a
proporcionar el soporte a las seales de entrada, salida
y control.
RECURSOS ESPECIALES Cada fabricante oferta numerosas versiones de una
arquitectura bsica de uC. En algunas ampla lascapacidades de las memorias, en otras incorpora nuevosrecursos, en otras reduce las prestaciones al mnimo paraaplicaciones muy simples, etc.
Los principales son:
Temporizadores o "Timers".
Conversor A/D. Comparador analgico.
Modulador de anchura de impulsos o PWM.
Puertas de E/S digitales. Puertas de comunicacin.
Etc.
ARQUITECTURAS DE HARDWARE
La arquitectura de Von Neumann se caracteriza por
disponer de una sola memoria principal donde se
almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. Adicha memoria se accede a travs de un sistema de
buses nico (direcciones, datos y control).
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ARQUITECTURAS DE HARDWARE
La arquitectura Harvard dispone de dos memorias
independientes una, que contiene slo instrucciones y
otra, slo datos. Ambas disponen de sus respectivossistemas de buses de acceso y es posible realizar
operaciones de acceso (lectura o escritura)
simultneamente en ambas memorias.
CUAL ES LA MAS APROPIADA?
En un uC, los componentes del sistema seencuentran en el mismo chip integrado y por lo
tanto, no hay necesidad de minimizar la cantidad
de pines. Por esta razn, la Arquitectura Harvardha sido la arquitectura elegida para la mayora de
microcontroladores a pesar de que necesita mas
terminales de interconexin.
ARQUITECTURA CISC O RISC
Al aparecer los microprocesadores y los
microcontroladores, la tendencia inicial fue el
CISC. Las instrucciones tenan diferente longitud ylos modos de direccionamiento se hicieron cada
vez ms elaborados.
Este aumento en la complejidad de las
instrucciones se reflejo en la complejidad delhardware de la CPU, en el que se haca necesario
dedicar un gran espacio del circuito integrado a la
decodificacin y ejecucin de las instrucciones.
ARQUITECTURA CISC O RISC
En la arquitectura RISC, la CPU dispone
de un repertorio corto de instrucciones
sencillas. Cada instruccin puede realizar
una operacin muy simple, pero a alta
velocidad. Se puede lograr que todas las
instrucciones tengan la misma longitud.
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FABRICANTES DE uP, uC,
DSP
INTEL(MCS51, MCS151, MCS251)
ATMEL(Marc 4, AVR, 8051, ARM7-9-11, PowerPC)
FREESCALE (68HC05-08-11-12-6 DSPs)
MICROCHIP (PICmicro, dsPIC, PIC24,PIC32)
ANLOG DEVICES (8052, ARM7)
DALLAS SEMICONDUCTOR (8051)
TEXAS INSTRUMENTS (DSP TMS370-470, uC
MSP430)
ACTEL(FPGA with 8051 and ARM7 cores)
ALTERA(FPGAwith Nios II core)
