1.1 Introducción y definición de un microcontrolador 1.2 Estructura básica de un microcontrolador 1.3 Características de la Arquitectura

Transcripción

1 Índice 1.1 Introducción y definición de un microcontrolador 1.2 Estructura básica de un microcontrolador 1.3 Características de la Arquitectura Arquitectura RISC Arquitectura Harvard Segmentación (pipeline) 1.4 Familias y subfamilias de microcontroladores Memoria de programa Memoria de datos Recursos periféricos 1.5 Modelo de programación 1.6 Conjunto de instrucciones 1.7 Modos de direccionamiento 1.8 Ambiente de desarrollo de programación

2 1.4 Familias y subfamilias d µc

3 1.4 Familias y subfamilias d µc

4 1.4 Familias y subfamilias d µc

5 1.4 Familias y subfamilias d µc

6 1.4 Familias y subfamilias d µc

7 1.4 Familias y subfamilias d µc Familia de 16 bits

8 1.4 Familias y subfamilias d µc Los modelos de la familia dspic30f son: De propósito general Para el control de sensores Para el control de motores y sistemas de alimentación Los tipos de encapsulados son: PDIP, SPDIP y SOIC. De montaje superficial TQFP y QFN. Thin Quad Flat Pack

9 1.4 Familias y subfamilias d µc Familia de 16 bits dspic para el control de sensores dspic para el control de motores y sistemas de alimentación

10 1.4 Familias y subfamilias d µc Familia de 16 bits dspic de propósito general El microcontrolador a usar en el curso es el DSPIC30F3013.

11 1.4 Familias y subfamilias d µc Dispositivos y Herramientas Herramientas a usar: MPLAB X IDE v2.35. MPLAB XC16 Compiler v Support->Development Tools Solicitar muestras de: -> Products->Filters

12 DSPIC Familia 1.4 dspic30f3013

13 1.4 dspic30f3013 Características del dspic30f3013: Arquitectura RISC y Harvard. Conjunto de 83 instrucciones. 24 bits en el formato de instrucción 16 bits en la ruta de datos Hasta 30 MIPS Hasta 21 fuentes de interrupción Tiene un pipeline de 2 etapas. Cada etapa se ejecuta en 4 ciclos de la frecuencia del oscilador.

14 1.4 dspic30f3013 Por esta razón, la frecuencia real de operación del DSPIC es la del oscilador entre cuatro

15 1.4 dspic30f3013 Características de la unidad DSP: Búsqueda de datos dual. Direccionamiento modular y por inversión de acarreo (Bits reversed). Dos acumuladores de 40 bits con lógica de saturación opcional Multiplicador entero de 17 x 17 bits Conjunto de 19 instrucciones DSP que se ejecutan en un solo ciclo de reloj.

16 1.4 dspic30f3013 Son 5 BLOQUES: Mem. de prog, Mem. de datos, Camino de datos, Gestion y alimen. y Recursos Aux.

17 1.4.1 Memoria de programa Mapa de memoria de programa El registro PC contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar por el microprocesador. El PC es de 23 bits, el cual tiene el bit 0 siempre con el valor 0. Con esto se generan solo direcciones pares y se mantiene compatibilidad con el direccionamiento en la memoria de datos. Con estos 22 bits del PC se puede direccionar una espacio de 4M. El espacio se divide en dos partes: Espacio de memoria de usuario y espacio de memoria de configuración.

18 1.4.1 Memoria de programa Mapa de memoria de programa

19 1.4.2 Memoria de datos Mapa de memoria de datos El dspic tiene el espacio de la memoria de datos dividido en dos bloques, el espacio de datos X y el espacio Y. Estos espacios pueden considerarse como separados (cuando se usan algunas instrucciones DSP) o como un solo espacio lineal cuando se usan las instrucciones MCU.

20 1.4.2 Memoria de datos Mapa de memoria de datos

21 1.5 Modelo de programación Modelo para el programador

22 1.5 Modelo de programación Modelo para el programador

23 1.5 Modelo de programación Modelo del procesador Todos los registros W son registros de propósito general cuando se usa el MCU Cuando se usa la unidad DSP algunos registros W se usan para funciones específicas. Los registros W0-W3 se utilizan para guardar el resultado de las instrucciones MUL y DIV. Los registros W4-W7 se dedican a contener los operandos de la instrucción MAC.

24 1.5 Modelo de programación Modelo del procesador Los registros W8-W11 se dedican a contener las direcciones de los operandos de la instrucción MAC. El registro W12 actúa como desplazamiento en algunas instrucciones en la unidad DSP. El registro W13 se usa para la post-escritura del acumulador inactivo en la unidad DSP. El registro W14 se usa como apuntador de marco de pila que es una zona de la misma manejada por una subrutina.

25 1.5 Modelo de programación Modelo del procesador El registro W15 se usa como apuntador de pila y esta relacionado con el registro SPLIM que guarda el límite que puede alcanzar W15. La dirección por omisión es 0x800. El registro TBLPAG guarda los 8 bits MSB de la memoria de programa donde se encuentran los datos que se accesan usando las instrucciones de manejo de tablas. El registro PSVPAG permite al usuario mapear una sección de 32KB del espacio de la memoria de datos en el espacio de la memoria de programa

26 1.5 Modelo de programación Modelo del procesador El registro de estado (SR) contiene las banderas o bits que informan del estado y de las condiciones especiales que se han producido como resultado en la ALU de la sección MCU o DSP. Los registros sombra guardan W0-W3 y las banderas DC, N, OV, Z y C del SR cuando se usan las instrucciones PUSH.S y POP.S Cuando se usa la instrucción DO los registros DOSTART, DOEND y DCOUNT se guardan en los registros sombra al inicio del ciclo y se restauran al finalizar el ciclo.

27 1.5 Metodología de diseño Pasos: 1. Especificación de requisitos: Tipo de aplicación Coste máximo. Rendimiento mínimo. Ampliaciones futuras. Limitaciones: Software existente, consumo de energía, tamaño, peso, herramientas de desarrollo. 2. Establecer la arquitectura del sistema. Lo más importante es el micro. Jerarquía de memoria. Subsistema de E/S. Metodología de diseño: Métodos analíticos cálculo rendimiento del up y ancho de banda del sistema de memoria.

28 1.5 Metodología de diseño Simulación del software mediante programas. Simulación del prototipo: representación abstracta y cambios sin esfuerzo. 3. Desarrollo del hardware y software: Prototipo hardware: selección de componentes, memorias, E/S, interface, caché, buffers, Diseño de esquemas de la circuitería. Diseño de las tarjetas del sistema (PCB). 4. Test y debug del prototipo. Simulador. Son capaces de ejecutar en un PC programas realizados para el microcontrolador. Su gran inconveniente es que es difícil simular la entrada y salida de datos del microcontrolador y posibles ruidos en las entradas. Emuladores en circuito. Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado como si lo hiciese el mismo microcontrolador.

29 1.5 Metodología de diseño 5. Producción. Primera fase. Comprobación de resultados. 6. Comercialización.