Microcontroladores
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1.1 Definición de procesadores digitales. 1.2 1.2 Aplic Aplicac ació ión n de los proce procesa sado dore ress en el entorno socioeconómico.
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¿Qué es un Microcontrolador?
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“Un microcontrolador es un circuito integrado que internamente está construido en su generalidad por un sistema mínimo; pero además, incorpora algunos dispositivos periféricos en un mismo chip”.
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A diferencia de un sistema mínimo, un microcontrolador tiene la memoria de programa y de datos, fija; es decir que no existe la posiilidad de aumentarla y!o disminuirla" Estos circuitos han sido creados originalmente, con la idea de resolver problemas específicos de control"
Diferencias entre un Procesador y un Microcontrolador •
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Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede construirse un computador con las caractersticas !ue se desee" acopl#ndole los módulos necesarios. Un microcontrolador es un sistema cerrado que contiene un computador completo y de prestaciones limitadas !ue no se pueden modificar.
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$a Ar!uitectura %on &eumann
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$a Ar!uitectura 'ar(ard
)l microprocesador y microcontrolador reci*en y en(an datos en forma de código binario +ceros y unos lógicos," !ue representan ni(eles de (olta-e generalmente de entre a / (olts y !ue corresponden a los ni(eles lógicos 00$M3" lo !ue permite a los dispositi(os" tener comunicación con e4ternos y al mismo tiempo reci*ir de ellos información" para anali5arla o tratarla" reali5ando esta función por medio de puertos de entrada y salida.
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)l con-unto de datos !ue reci*en pueden tener diferentes longitudes y puede ser desde un 6it +1 ó 7," 6yte +8 *its," 9ord +1: *its," Dou*le 9ord +;2 *its,
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Al construir un programa" el dise>ador lo escri*e con el con-unto de instrucciones especficas para el microcontrolador y de*e colocarlo dentro del dispositi(o para !ue este lo pueda e-ecutar autom#ticamente.
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)l programa !ue e-ecuta el microprocesador y microcontrolador se compone de un con-unto finito de instrucciones #grupo de $rdenes, que el programador utili5a para indicarle como actuar ante cierta entrada de datos y de !ué manera procesarlos cuando se encuentran en memoria,.
Unidades 6asicas de un c
3istemas )m*e*idos •
Un sistema em*e*ido es un circuito especiali5ado" dise>ado para dar una solución óptima a la aplicación !ue se !uiere resol(er. A diferencia con una computadora" este tiene dentro @nicamente lo necesario para lle(ar a ca*o una tarea.
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0am*ién se le llama sistema em*e*ido por!ue generalmente el sistema se encuentra construido en la misma pastilla de silicio o dentro de un mismo c
Empresa
8 bits
12 bits
14 bits
16 bits
32 bits
64 bits
SAM7 (ARM7TDMI), SAM (ARM !"rtex#M), SAM9 (ARM9$%)
Atmel
AVR (mega y tiny),89Sxxxx familia similar 8051
&rees'ale (antes M"t"r"la )
%8!05, %8!08, %8!11, !S08
x
x
Intel
M!S#/8 (familia 80/8) M!S51 (familia 8051) 8x!$51
x
x
!*8
x
x
%8!1$, %8!S1$, %8!S1$, %8!1%
%8xx, *"+er*! Ar'ite't-re,!"l. &ire
x
M!S9%, MS$9%
x
x
x
x
x
Mi'r"'i2
&amilia10f$xx &amilia1$!xx &amilia 1$&xx, 1%!xx y 1%&xx 18!xx y 18&xx
*I!$/&, *I!$/ y .s*I!0&,.s*I !& '"n m"t"r .s2 integra."
*I!$
x
* (antes *ili2s)
80!51
A
!"rtex#M, !"rtex#M0, ARM7, ARM9
Renesas (antesita'i, Mits-3isi y 4!)
78,8
8S,780R,R8!,R $!6M$!6M1% !
R,V850,S-2er, S#M"3ile,8S
STMi'r"ele'tr"ni 's
ST %$,ST 7
Texas Instr-ments
TMS70, MS*/0
ati"nal Semi'"n.-'t"r
!$000, !"rtex# M
x
Ar!uitectura de Microcontrolador •
1. Procesador
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$ Mem"ria n" "ltil 2ara '"ntener el 2r"grama
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Mem"ria .e le't-ra y es'rit-ra 2ara g-ar.ar l"s .at"s
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/ :;neas .e 4IS 2ara l"s '"ntr"la."res .e 2erif
•
–
a) !"m-ni'a'i>n 2aralel"
–
3) !"m-ni'a'i>n serie
–
') Diersas 2-ertas .e '"m-ni'a'i> n (3-s l$?!, @S, et')
5 Re'-rs"s a-xiliares= –
a) !ir'-it" .e rel"B
–
3) Tem2"riCa."res
–
') *err" -ar.;n (E+at'."gF)
–
.) !"ners"res AD y DA
–
e) !"m2ara."res anal>gi'"s
–
f) *r"te''i>n ante fall"s .e la alimenta'i>n
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g) 4sta." .e re2"s" " .e 3aB" '"ns-m"
Re'-rs"s A-xiliares •
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3eg@n las aplicaciones a las !ue orienta el fa*ricante cada modelo de microcontrolador" incorpora una di(ersidad de complementos !ue refuer5an la potencia y la fle4i*ilidad del dispositi(o. )ntre los recursos m#s comunes se citan a los siguientes a, %ircuito de reloj, encargado de generar los impulsos que sincroni&an el funcionamiento de todo el sistema. *, 'empori&adores, orientados a controlar tiempos" c( )erro *uardián #+atchdog-(, destinado a provocar una reiniciali&aci$n cuando el programa queda loquead o" d( %onversores A. y .A, para poder reciir y enviar se/ales anal$gicas" e, %omparadores anal$gicos, para verificar el valor de una se/al anal$gica" f( 0istema de protecci$n ante fallos de la alimentaci$n –
– –
–
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)n cual!uier pro*lema en el cual se re!uiera un instrumento digital compacto !ue sea capa5 de reali5ar funciones como las siguientes" es posi*le pensar en sistema *asado en un Bcc secuenciamiento" codificacióndecodificación" monitoreo" ad!uisición de datos" se>ali5ación" procesamiento de se>ales" control retroalimentado" tempori5ación" c#lculos aritméticos sencillos" comunicaciones" automati5ación" despliegue digital" control on C off" etc
0area • •
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)!uipo de ; Alumnos. n(estigar ; diferentes proyectos o pro*lemas donde pudiera aplicarse un Microcontrolador" $os ; proyectos o pro*lemas de*en ser de diferente comple-idad. )4poner y mencionar ; microcontroladores !ue pudieran utili5ar +Marca" aracteristicas" Eecursos !ue tiene, y Fustificar el uso de ese microcontrolador de acuerdo con el proyecto o pro*lema elegido. )n(iar 0ra*a-o de )4posición o Presentación" al correo [email protected] Apellido Paterno Apellido Materno – CET – E1 E!emplo" –
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#ern$nde% &'go – CET – E1 ( &ope% Pere% – Ag'ilar )'rgos – CET – E1
E*posici(n +E, Tarea +T, -eporte Pr$ctica Arci/os +-PA, -eporte Pr$ctica 0oc'mento +-P0,
Ing. Marcelo Alberto Hernández Martínez
lasificación de los Microcontroladores •
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Según la longitud del bus de datos Según sus recursos Según el Set de Instrucciones Según su Arquitectura Interna Según el fabricante
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egn la longit'd del b's de datos •
Microcontroladores de 8 bits de 16 bits o de 32 bits. –
A may"r l"ngit-. .el 3-s .e .at"s, may"r ser la efi'ien'ia .el mi'r"'"ntr"la."r en "2era'i"nes '"n .at"s gran.es *er" al mism" tiem2" la '"m2leBi.a. .el 'i2 y 2"r en.e s- '"st" tam3i
egn s's rec'rsos •
:"s ay .es.e l"s G-e tienen l"s re'-rs"s m;nim"s asta l"s G-e '-entan '"n l"s 2erif.-l"s !A (2ara '"m-ni'a'i"nes r"3-stas entre ari"s mi'r"'"ntr"la."res), m>.-l"s 2ara '"ne'tarse a l"s "r.ena."res ;a @S " f-n'i"nes ar.+are 2ara el 2r"'esamient" .igital .e seHales, 2ara tra3aBar '"n .at"s m-ltime.ia :"s mi'r"'"ntr"la."res '"n esta ltima 'a2a'i.a. se '"n"'en '"n el n"m3re .e DS* (Digital Signal *r"'ess"r)
egn el et de nstr'cciones •
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Con nstr'cciones CC +Comple* nstr'ction et Comp'ter,. 4l set .e instr-''i"nes !IS! es inerente a l"s 2rimer"s mi'r"'"ntr"la."res G-e a2are'ier"n en el m-n.", l"s '-ales esta3an ins2ira."s en l"s 2r"'esa."res .e l"s gran.es '"m2-ta."res .e la <2"'a 4s '"m2leB" 2"rG-e '"nsta .e m-'as instr-''i"nes, '"m2li'a.as y .if;'iles .e re'"r.ar a la "ra .e 2r"gramar en leng-aBe ensam3la."r A.ems, al 're'er el nmer" .e instr-''i"nes tam3i.ig"s .e las instr-''i"nes, l" '-al .eria en -na mella en la efi'ien'ia .el mi'r"'"ntr"la."r
egn el et de nstr'cciones •
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Con nstr'cciones -C +-ed'ced nstr'ction et Comp'ter, 4st"s mi'r"'"ntr"la."res '-entan '"n instr-''i"nes sen'illas y en -n nmer" m;nim" 4ll" 2ermite G-e la 2r"grama'i>n en ensam3la."r sea -na la3"r '>m".a y est< al al'an'e .e t"."s Sin em3arg", '-an." se .esarr"llan 2r"ye't"s m-'" ms '"m2leB"s, el -s" .el leng-aBe ensam3la."r se t"rna 'a.a eC ms eng"rr"s" 4nt"n'es se 2refiere "2tar 2"r l"s '"m2ila."res .e alt" niel, 2ara l"s '-ales -n set RIS! n" es "3st'-l"
egn s' Ar'itect'ra nterna •
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Microcontroladores con Ar'itect'ra de 5on e'mann. Microcontroladores con Ar'itect'ra #ar/ard
egn el 7abricante •
ay m-'as mar'as .e mi'r"'"ntr"la."res en el mer'a." De ellas s"l" men'i"nar< las G-e 're" ms 2"2-lares A e'es -n mism" ti2" .e mi'r"'"ntr"la."r l" s-elen 2r"eer .iers"s fa3ri'antes, 2"r l" G-e n estri'tamente met>.i'a
FUNCIÓN 1ª
LA IDEA
2ª
EDICIÓN RO!RAMA FUENTE
3ª
ENSAMBLAR O COMILAR
4ª
SIMULACIÓN DEL SOFT"ARE
5ª
DEURACIÓN
6ª
!RABACIÓN DEL #C
7ª
SIMULAR EL HARD"ARE $ EL SOFT"ARE EN TIEMO REAL
8ª
DEURACIÓN
TRABAJO A REALIZAR %&'()
LA CABEZA
E*+,() %- .)/)((
EDITOR
T)(*+) %- .)/)(( %& -%&(% %&,% ( *+/ +&()+/ %%,(-% S+-() %- /./),(+%&,/ *%- .)/)((
ENSAMBLADOR O COMILADOR SIMULADOR SOFT"ARE TODAS LAS ANTERIORES
C/))%+) -/' *%%,/' *%- .)/)((
9ª
MONTAJE DEL ROTOTIO
10ª
DEURACIÓN
11ª
RODUCTO FINAL
HERRAMIENTA NECESARIA
!)(() %- .)/)(( *%.)(*/ %& -( %/)+( *% +&',)+/&%' *%- +)//&,)/-(*/) C/&%,() %- #C )((*/ ( -/' .%)+)+/' &*(%&,(-%' (&(-+:() ' /./),(+%&,/
SISTEMA DE DESARROLLO
C/))%+) %))/)%' %& %- .)/)(( %- ;()*<()%
LAS ANTERIORES
C/&',)+) & .)/,/,+./ /.-%,/ /& %- #C )((*/ ,/*/' '' .%)+)+/' C/))%+) %))/)%' *% H()*<()% '/,<()% %& %.)/,/,+./
LACA DE ROTOTIOS TODAS LAS ANTERIORES
M/&,(% *%+&+,+=/
EL SOLDADOR
!RABADOR
C()(,%)>',+(' *% (*( ('% *% & .)/%,/ ;%))(+%&,(' ?% '% ,+-+:(&
-elo! del sistema •
4s -n element" ital G-e se -tiliCa 2ara sin'r"niCar t".as las "2era'i"nes G-e "'-rren .entr" .e -n mi'r"'"ntr"la."r si'amente se trata .e -n genera."r .e 2-ls"s '"n -na fre'-en'ia m-y 2re'isa, la '-al est .efini.a .e2en.ien." .el "s'ila."r intern" .el .is2"siti" y -n "s'ila."r .e 'ristal .e '-arC" " -n res"na."r
Material •
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Mi'r"'"ntr"la."r AT89S5$ tral 1$MC $ !a2 .e 2f 1 Res .e 1"m 7/:S$/5 1 *-s -tt"n A (4n 'a." .e 2".erl" a.G-irir= et2r" AVRs J @Sas2V T*)
