UNIVERSIDAD POLITECNICA DE EL SALVADOR FACULT ACULTAD DE INGENIERIA INGENI ERIA Y ARQUITECTURA ARQUITECT URA ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA. MEBLEC MODALIDAD DE ENSEÑANZA B-LEARNING CONTRUCTIVISTA .
GUIA DE APRENDIZAJE 1 INTRODUCCION A LOS MICROCONTROLADORES. ASIGNATURA: MICROCONTROLADORES. CURSO EN MODALIDAD: SEMIPRESENCIAL. TUTOR: ING. ING . IVAN STANLE STANLEY Y CARMONA CARMO NA P. P.
A
Datos generales para el aprendizaje. : Ingeniería Eléctrica. :
Secuencia Didactica 1. : Analizar la arquitectura y organización interna del microcontrolador, identificando los diferentes tipos de instrucciones asociadas a microcontroladores reales de 8 y de 16 bits.
El alumno usando el dominio lógico pueda interpretar y comprender la arquitectura y los tipos de instrucciones de los microcontroladores.
B. ¿Qué es un microcontrolador ? Hubo un tiempo en que los sistemas de control se hacían exclusivamente con componentes discretos lógicos, eran cajas grandes, pesadas (antes incluso eran diseños analógicos más grandes aún y más complejos). Después se utilizaron microprocesadores y el sistema de control entero podía encajar dentro de una tarjeta de circuito impreso. Esto es común todavía, Vd. puede encontrar muchos sistemas impulsados por uno de los muchos microprocesadores comunes (incluso Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, y otros).
Como el proceso de miniaturización siguió continuando, todos los componentes que se requieren para un sistema de control se construyó dentro de un chip, nació el microcontrolador.
“Un microcontrolador
es un circuito integrado que incluye todos (o casi) los componentes necesarios para tener un sistema de control completo.”
Los microcontroladores son "la solución en un chip", incluyen típicamente:
CPU RAM EPROM/PROM/ROM I/O (input/output) - serie y paralelo Temporizadores/Contadores Sistema de interrupciones. Los modelos más potentes incluyen además :Sistemas auxiliares (A/D, D/A, dsp ..) •
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LAS APLICACIONES :
Los microcontroladores frecuentemente se encuentran en: Aparatos electrodomésticos:
Microondas, Hornos, Frigoríficos Televisión ,Vídeos, Equipos sonido Equipos informáticos
Impresoras, Copiadoras láser, Módems, Unidades de disco.. Automóviles
Mando de sistemas del automóvil (ABS,Inyeccion,Encendido..), Diagnósticos,Climatizador Mando medioambiental
Invernadero, Fábrica, Casa Instrumentación, Sistemas aerospaciales ..
Los microcontroladores se usan típicamente donde la potencia de procesamiento no es importante.
Los sistemas basados en microprocesador y los microcontroladores se usan extensivamente en robótica
Una aplicación especial de los microcontroladores es la captura de datos: Temperatura, humedad, velocidad, etc. El tamaño de los microcontroladores es pequeño y consumen muy poco, esto los hace ideales para sistemas portátiles y autónomos.
Tipos de microcontroladores Los hay de 4, 8, 16, y 32 bits de ancho de palabra. Existen Microcontroladores/Procesadores especializados para: Comunicaciones Manejo del teclado Procesamiento de la señal Proceso vídeo Otras tareas.
¿Qué microcontrolador usar?
Para decidir el tipo de dispositivo a utilizar para llevar a cabo un proyecto, hemos de considerar lo siguiente: ¿Puedo obtener ayuda cuando tenga problemas? ¿Qué herramientas de desarrollo están disponibles y cuanto cuestan?. ¿Que clase de documentación tengo disponible (manuales de referencia, notas de aplicación, libros) ¿Tiene el fabricante disponibles para ese microcontrolador dispositivos periféricos (conversores A/D, memoria, reguladores de tensión)? ¿Disponen de microcontroladores OTP, grabables por máscara, EPROM, de esa misma familia?
Los Fabricantes de uP y uC
Intel Microchip AMD Motorola IBM TI Cyrix Hitachi NEC LSI IDT
Mitsibishi Philips Matsushita AT&T Toshiba
CARACTERISTICAS DE LOS MICROCONTROLADORES Técnicas de fabricación CMOS - Semiconductor de Oxido de Metal Complementario
Este es el nombre de la técnica con que se fabrican la mayoría (sino todos) los microcontroladores. Los dispositivos CMOS tienen las siguientes características: Consumen muy poca corriente y pueden ser alimentados por baterías durante mucho tiempo. El reloj del sistema puede detenerse y ponerse el dispositivo "en modo sueño" para bajar más aún su consumo. CMOS tiene una alta inmunidad al ruido eléctrico
Las CPU´s atendiendo al tipo de instrucciones que utilizan pueden clasificarse en:
CISC: (Complex Instruction Set Computer ) Computadores de juego
de instrucciones complejo, que disponen de un repertorio de instrucciones elevado (unas 80), algunas de ellas muy sofisticadas y potentes, pero que como contrapartida requieren muchos ciclos de máquina para ejecutar las instrucciones complejas.
RISC: (Reduced Instruction Set Computer ) Computadores de juego de
instrucciones reducido, en los que el repertorio de instrucciones es muy reducido (en nuestro caso 35), las instrucciones son muy simples y suelen ejecutarse en un ciclo máquina. Además los RISC deben tener una estructura pipeline y ejecutar todas las instrucciones a la misma velocidad.
SISC.(Specific Instriction Set Computer ) Computadores de juego de
instrucciones específico.
Tipos de arquitectura Arquitectura Von-Neuman
Los uC. Von-Neuman tienen un solo bus de datos por el cual circulan instrucciones y datos. Las instrucciones del programa y los datos se guardan conjuntamente en una memoria común. Cuando la CPU se dirige a la memoria principal, primero saca la instrucción y después saca los datos necesarios para ejecutarla, esto retarda el funcionamiento de la CPU.
Arquitectura según el modelo de Von Neumann
Arquitectura Harvard
Dispone de dos memorias: Memoria de datos
Memoria de Programa
Además cada memoria dispone de su respectivo bus, lo que permite, que la CPU pueda acceder de forma independiente y simultánea a la memoria de datos y a la de instrucciones. Como los buses son independientes éstos pueden tener distintos contenidos en la misma dirección .
C- CUESTIONARIO 1- ¿Qué tecnología es usada en la fabricación de los microcontroladores? 2-¿Defina que son las instrucciones CISC? 3-¿Cuál es la diferencia entre las instrucciones CISC y RISC?
4-¿Explique la arquitectura Von Neuman? 5-¿En que consiste la arquitectura Harvard?
D-REFERENCIAS DE CONSULTA.
-www.microchip.com -http://learn.mikroe.com/ebooks/microcontroladorespicc -www.datasheet4u.com -www.circuitoselectronicos.org/2011/05/introduccion-los-microcontroladores.html
