Subido por Mariano Iparraguirre

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26/03/2015
INTRODUCCIÓN A LOS
MICROCONTROLADORES
Ing. Lenin Llanos León
Los Microcontroladores
Circuitos
Integrados
(CIs)
programables.
Control y
sensado
¿Qué
son?
Los Microcontroladores
¿Cómo
son?
Como cualquier
otro CI que ya
conozcan.
Estructura
similar a una
computadora.
Ejecución
secuencial de
instrucciones.
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26/03/2015
Los Microcontroladores
Los Microcontroladores
¿Cómo son internamente?
¿Para
qué
sirven?
• Automatizar
• Supervisar
• Controlar
Ing. Lenin Llanos León
Los Microcontroladores
Los Microcontroladores
Recursos de
entrada/salida
(I/O).


En la figura anterior mostramos un esquema básico de
un uC, el cual está compuesto de tres bloques
fundamentales: CPU, la memoria, y la interfaz de
entrada y salida. Los bloques se conectan entre sí
mediante buses.
Los buses se clasifican de acuerdo a la información que
transportan pueden ser de direcciones, de datos o de
control.
Periféricos
incorporados.
Espacio
optimizado.
Capacidad de
MIPS.
¿Qué
debe
tener?
Protección de
los programas
frente a copias.
El uC idóneo
para una
aplicación.
Bajo consumo.
Seguridad en el
funcionamiento
del uC.
Ing. Lenin Llanos León
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Los Microcontroladores
Los Microcontroladores
Un
microcontrolador
combina
los
recursos
fundamentales disponibles en un microcomputador, es
decir, la CPU, la memoria y los recursos de entrada y
salida, en un único circuito integrado.
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
La CPU

Generalmente, el circuito de
reloj está incorporado en el uC
y sólo se necesitan unos
pocos componentes exteriores
para seleccionar y estabilizar
la frecuencia de trabajo
La CPU es el “cerebro” del uC y es manejado por el programa
almacenado en la memoria. La tarea del CPU básicamente es
traer las instrucciones, una a una del programa almacenado en
la memoria, interpretarlas y hacer que se ejecuten.
El
oscilador
Al aumentar la frecuencia de
reloj (fosc) se disminuye el
tiempo de instrucción pero se
produce un incremento en el
consumo de energía.
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LA MEMORIA

En los uC la memoria de instrucciones y datos está
integrada en el propio chip.

Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se
destina a contener el programa de instrucciones
que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria
será tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las
variables y los datos.
RECURSOS ESPECIALES


Cada fabricante oferta numerosas versiones de una
arquitectura básica de uC. En algunas amplía las
capacidades de las memorias, en otras incorpora nuevos
recursos, en otras reduce las prestaciones al mínimo para
aplicaciones muy simples, etc.
Los principales son:
 Temporizadores o "Timers".
 Conversor A/D.
 Comparador analógico.
 Modulador de anchura de impulsos o PWM.
 Puertas de E/S digitales.
 Puertas de comunicación.
 Etc.
PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA I/O


La principal utilidad de las patitas que posee la cápsula
que contiene un uC es soportar las líneas de I/O que
comunican al computador interno con los periféricos
externos.
Según los controladores de periféricos que posea cada
modelo de uC, las líneas de E/S se destinan a
proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida
y control.
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. A
dicha memoria se accede a través de un sistema de
buses único (direcciones, datos y control).
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CUAL ES LA MAS APROPIADA?
ARQUITECTURAS DE HARDWARE
La arquitectura Harvard dispone de dos memorias
independientes una, que contiene sólo instrucciones y
otra, sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos
sistemas de buses de acceso y es posible realizar
operaciones
de acceso (lectura o escritura)
simultáneamente en ambas memorias.
ARQUITECTURA CISC O RISC


Al aparecer los microprocesadores y los
microcontroladores, la tendencia inicial fue el
CISC. Las instrucciones tenían diferente longitud y
los modos de direccionamiento se hicieron cada
vez más elaborados.
Este aumento en la complejidad de las
instrucciones se reflejo en la complejidad del
hardware de la CPU, en el que se hacía necesario
dedicar un gran espacio del circuito integrado a la
decodificación y ejecución de las instrucciones.

En un uC, los componentes del sistema se
encuentran en el mismo chip integrado y por lo
tanto, no hay necesidad de minimizar la cantidad
de pines. Por esta razón, la Arquitectura Harvard
ha sido la arquitectura elegida para la mayoría de
microcontroladores a pesar de que necesita mas
terminales de interconexión.
ARQUITECTURA CISC O RISC

En la arquitectura RISC, la CPU dispone
de un repertorio corto de instrucciones
sencillas. Cada instrucción puede realizar
una operación 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
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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,
MSP430)
ACTEL (FPGA with 8051 and ARM7 cores)
ALTERA (FPGA with Nios II core)
uC
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