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INTRODUCCIÓN A LAS HERRAMIENTAS DE DISEÑO CON PIC . "Hay 10 tipos de personas: las que entienden binario y las que no" -Anónimo-. INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES. Características de los Microcontroladores Tipo de Arquitectura Arquitectura Von- Neuman

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introducci n a las herramientas de dise o con pic

INTRODUCCIÓN A LAS HERRAMIENTAS DE DISEÑO CON PIC 

"Hay 10 tipos de personas: las que entienden binario y las que no"-Anónimo-

introducci n a los microcontroladores
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
  • Tipo de Arquitectura
    • Arquitectura Von-Neuman
      • Un único bus de datos para 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 accede a la instrucción y después a los datos necesarios para ejecutarla, esto retarda el funcionamiento.
    • Arquitectura Harvard
      • El bus de datos y el bus de instrucción están separados
      • Acceso en paralelo:
        • Cuando se está leyendo una instrucción, la instrucción actual está utilizando el bus de datos. Una vez finalizada la instrucción actual, la siguiente ya está disponible en la CPU.
        • Permite una ejecución más rápida.
introducci n a los microcontroladores1
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES

C P U

Program

& Data

Memory

  • Arquitectura Von-Neumann
  • El programa de instrucciones y los datos comparten la misma memoria

8 = 8

C P U

  • Arquitectura Harvard
  • Utiliza dos espacios de memoria distintos para las instrucciones y los datos. Esto permite utilizar distinto ancho de bus en ambos buses.

Data

Memory

Program

Memory

12

14

16

24

8

16

introducci n a los microcontroladores2
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • CISC (Complex Instruction Set Computer)
    • El conjunto de instrucciones es bastante heterogéneo:
      • Instrucciones son muy potentes. En algunos casos equivalen a muchas instrucciones simples.
      • Instrucciones especializadas para una tarea concreta.
      • Facilita la programación.
    • RISC (Reduced Instruction Set Computers)
    • Al tener un conjunto de instrucciones reducido:
      • – El controlador es más sencillo y el chip es más pequeño.
      • – Es más rápido.
      • – Tiene un consumo menor.
    • SISC (Specific Instruction Set Computer)
    • Incluyen instrucciones específicas para control:
      • Instrucciones de entrada/salida eficaces y sencillas.
      • Instrucciones específicas para operar a nivel de bit.
introducci n a los microcontroladores3
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
  • Opciones de Memoria
    • EEPROM (Electrically Erasable PROM)
      • Muchos microcontroladores incorporan una pequeña memoria EEPROM dentro del chip (Contiene parámetros que pueden cambiarse si la aplicación lo necesita).
      • Es lenta.
      • El número de veces que se puede borrar/grabar está limitado.
    • FLASH (EPROM)
      • Son más rápidas que las memoria EEPROM.
      • Permiten más ciclos de borrado/grabación.
introducci n a los microcontroladores4
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • Memoria RAM
      • Útiles para programas de gran tamaño.
      • Más rápida que las memorias no volátiles.
      • Número ilimitado de veces que puede grabarse.
      • Apropiada para aplicaciones con grandes cantidades de datos que cambian contínuamente.
    • Memoria Field programming/reprogramming
      • Memoria no volátil.
      • Puede reprogramase sin desconectar el microcontrolador.
      • Permite actualizaciones remotas.
introducci n a los microcontroladores5
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • Memoria OTP (One Time Programmable)
      • Un OTP es una memoria PROM que sólo puede grabarse una vez.
      • Se utiliza para pequeñas series.
      • Para probar el programa; antes de fabricar grandes cantidad de microcontroladores con memorias ROM de máscara.
      • Como los ciclos de desarrollo de productos son cada vez más cortos, es interesante para los fabricantes de microcontroladores ofrecer OTPs como una opción.
    • ROM de máscara
      • Son interesantes para un gran número de unidades cuando el programa va a ser el definitivo.
introducci n a los microcontroladores6
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
  • Entradas y Salidas
    • Comunicación serie
      • UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)
        • Un UART es un adaptador serie para comunicaciones asíncronas.
      • USART
        • Un USART (Unidad Universal de Transmisión Recepción Síncrona y Asíncrona) es un adaptador serie para comunicaciones asíncronas o síncronas.
        • Los dispositivos que usan USART suelen ser más rápidos (hasta 16 veces) que un adaptador UART.
      • SPI (Serial Peripheral Interface)
        • El SPI permite la comunicación serie, duplex y asícrona.
        • Dispone de modo de bajo consumo.
      • SCI (Serial Communicactions Interfaces)
        • Un SCI es un UART reforzado, permite la comunicación serie asícrona full-duplex.
        • Dispone de dos modos de bajo consumo: wait y stop.
introducci n a los microcontroladores7
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • Comunicación serie (cont.)
      • I2C bus (Inter-Integrated Circuit Bus.)
        • Es un bus de 2 hilos para comunicación serie desarrollador por PHILIPS.
        • Existen multitud de periféricos con este bus integrado.
      • MICROWIRE/PLUS
        • Es una interface de comunicación serie síncrona bidireccional.
        • Desarrollada por NATIONAL, su línea de dispositivos suele tenerla integrada.
      • CAN & J1850
        • CAN (Cotroller Area Network) –conocido también como BUS CAN-.
        • Desarrollador por BOSH-INTEL. Se utiliza mayoritariamente en aplicaciones de automoción.
      • 1-WIRE
        • Es un interface de comunicación serie de un solo cable.
introducci n a los microcontroladores8
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • Conversor Analógico Digital (A/D).
      • Convierte la tensión analógica a su valor digital.
        • Pueden ser externos o internos al micro.
        • Existen, en general, tres tipos integrados:
          • Aproximaciones sucesivas (común en micro).
          • Delta-Sigma
          • Flash (rápido pero menos habitual).
    • Conversores D/A.
        • Obtienen una tensión analógica a partir de un valor digital.
        • Conversor D/A con Modulador de ancho de Pulso (PWM).
    • Otros Dispositivos.
        • Contador de pulsos: cada pulso incrementa un contador.
        • Entrada de Captura: sirve para medir intervalos de tiempo entre eventos.
        • Comparadores analógicos.
introducci n a los microcontroladores9
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • Salidas en paralelo.
      • Son las más comunes y se suelen utilizar para controlar relés, led, displays, LCD, transistores, etc.
        • Se caracterizan por una corriente máxima individual y una máxima común.
    • Salidas de Potencia.
      • Montaje Darlington.
      • Control de relé.
      • Control de triacs.
    • Entradas en paralelo.
      • Son las comunes y se utilizan para lectura de pulsadores, teclados, en general para leer el nivel lógico de la entrada. Pueden estas optoaisladas.
    • Entradas/Salidas.
        • Permiten cambiar la patilla como salida o entrada en cada instante.
introducci n a los microcontroladores10
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
  • Interrupciones y Polling
    • Transferencia de E/S por consulta (Polling)
      • El polling es una técnica software en la que el microcontrolador pregunta constantemente al periférico si necesita ser atendido.
    • Interrupciones
      • Cuando los periféricos necesitan ser atendidos por el microcontrolador se lo comunican; de esta forma el micro puede atender a un programa principal (a diferencia del polling).
      • Es una técnica más rápida en atender al periférico que el polling.
      • El micro recibe la interrupción, identifica quién la ha provocado, ejecuta la rutina para atenderla y vuelve al programa principal.
      • Disparo de interrupciones:
        • Por flanco (de subida o bajada).
        • Por nivel.
introducci n a los microcontroladores11
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
    • Interrupciones (cont.)
      • Interrupciones enmascarables
        • Se pueden habilitar o inhibir de forma global o individual.
      • Interrupciones No enmascarables
        • No se pueden inhibir, son de obligada atención.
      • Interrupciones vectorizadas
        • Cuando se recibe una interrupción el micro debe localizar al periférico:
          • Preguntando a cada uno (modo muy lento).
          • Con las int. Vectorizadas donde cada uno se identifica por el bus de datos.
          • Los micros de 4 bits no tiene interrupciones vectorizadas, los de 8, 16 y 32 tienen vectorizadas con jerarquía de prioridad.º
introducci n a los microcontroladores12
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
  • Reset y Reloj
    • Inicialización o reset
      • La mayoría de los micros disponen de un sistema de inicialización cuando se conectan a alimentación.
      • Poseen, además, de una entrada de reset sensible a nivel
    • Reloj
      • Todos los micros tienen integrado un oscilador y sólo necesitan un elemento externo para fijar la frecuencia dentro del margen indicado.
      • Puede ser interno o externo con ayuda de un cristal de cuarzo, resonador cerámico o una red RC.
introducci n a los microcontroladores13
INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES
  • Características de los Microcontroladores
  • Características especiales
    • Watchdog (Perro Guardian).
      • Un temporización que permite la recuperación del sistema ante un bloqueo.
      • Si el programa entra en bucle infinito o si deja de funcionar el watchdog provoca un reset tras un tiempo predeterminado.
    • Monitor de reloj (Clock Monitor).
      • Permite apagar el micro si la señal de reloj varia.
    • Cargador del programa residente.
      • Al inicializar, el micro carga automáticamente el programa a ejecutar por un puerto desde un lugar remoto (o desde el mismo micro).
    • Programa Monitor.
      • Un programa instalado en el micro que permite desarrollos básicos y depuración de programas.
      • Pueden comunicarse con un PC para ser ejecutado desde el mismo.