MICROCONTROLADORES: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES CON PIC. Autores: Fernando E. Valdés Pérez Ramon Pallàs Areny. Título de la obra:

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1 Título de la obra: MICROCONTROLADORES: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES CON PIC Autores: Fernando E. Valdés Pérez Ramon Pallàs Areny Composición y preimpresión: Carles Parcerisas Civit (3Q Editorial) Reservados todos los derechos de publicación, reproducción, préstamo, alquiler o cualquier otra forma del uso de este ejemplar de la presente edición española por: MARCOMBO, S.A Gran Vía de les Corts Catalanes, 594 Queda prohibida, salvo excepción prevista en la ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con la autorización de los titulares de la propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts 270 y siguientes. Código Penal). El Centro español de Derechos Reprográficos ( vela por el respeto de los citados derechos. ISBN: XX Impreso en España Printed in Spain D.L.: XXXXX

2 Índice general 5 Índice general Prólogo Introducción a los microcontroladores Microprocesadores y microcontroladores: caracterización Componentes de un microcontrolador El perro guardián Reset Bajo consumo Protección del programa frente a copias Arquitecturas von Neumann y Harvard Arquitecturas CISC y RISC Microcontroladores, microprocesadores y sus fabricantes Los microcontroladores PIC Características generales de los microcontroladores PIC La Unidad Aritmética y Lógica y el registro W en los microcontroladores PIC Ciclos de máquina y ejecución de instrucciones Segmentado (pipeline) en la ejecución de instrucciones Osciladores Bits de configuración Fuentes de reset Modo de bajo consumo Perro guardián Familias de microcontroladores PIC Microcontroladores de gama baja Microcontroladores de gama media Microcontroladores de gama alta La memoria en los microcontroladores Conceptos básicos Organización lógica de la memoria Tipos de memorias La memoria en los microcontroladores PIC de gama media La memoria de programa Direccionamiento de la memoria de programa Lectura y escritura de la memoria de programa... 64

3 6 Microcontroladores PIC La memoria RAM de datos Direccionamiento de la memoria de datos Registros de funciones especiales La memoria EEPROM de datos Repertorio de instrucciones y programación en lenguaje ensamblador Conceptos básicos Código de máquina y lenguaje ensamblador Estructura de las instrucciones Modos de direccionar los datos La pila Repertorio de instrucciones de los PIC de gama media Instrucciones de transferencia de datos Instrucciones aritméticas y lógicas Instrucciones de transferencia de control Saltos incondicionales, llamadas a subrutinas y retornos Saltos condicionados Instrucciones que operan con bits Otras instrucciones Elementos del lenguaje ensamblador (para el ensamblador MPASM de Microchip) Introducción Expresiones, operaciones y operadores Operadores aritméticos Operadores lógicos y de relación Operadores lógicos que operan directamente con bits Operadores de asignación Operadores de dirección Directivas Directivas de uso general Directivas utilizadas en la codificación relocalizable Macroinstrucciones Organización de un programa en lenguaje ensamblador Recursos disponibles para programar en el lenguaje ensamblador de los microcontroladores PIC El ensamblador MPASM Generación de código absoluto Generación de código relocalizable Archivos involucrados en el ensamblaje El enlazador MPLINK El gestor de bibliotecas MPLIB La entrada y salida en paralelo Conceptos básicos sobre entradas y salidas digitales Métodos de transferencia de datos Técnicas de entrada y salida

4 Índice general Los puertos paralelos en los PIC de clase media El puerto A El puerto B El puerto C Los puertos D, E, F y G El Puerto Paralelo Esclavo Conexión y tratamiento a periféricos comunes Interruptores y diodos LED Teclados matriciales Visualizadores numéricos de 7 segmentos Visualizadores alfanuméricos de cristal líquido Los temporizadores Los temporizadores en los microcontroladores PIC El módulo Timer El módulo Timer El módulo Timer El módulo CCP Modo de captura Modo comparador Modo PWM Las interrupciones Conceptos básicos sobre las interrupciones Las solicitudes de interrupción y recursos asociados Atención a las solicitudes de interrupción Interrupciones fijas y vectorizadas Las interrupciones en los microcontroladores PIC Fuentes de interrupción y registros asociados Estructura del subprograma de atención a una interrupción Ejemplos de uso de las interrupciones Reloj de tiempo real Sincronización de eventos al reloj de tiempo real Protección contra fallos de hardware La entrada y salida en serie Conceptos básicos sobre entradas y salidas en serie Introducción a la transmisión de datos en serie Comunicación asincrónica Comunicación sincrónica Conexión entre equipos: interfaz RS-232C El bus I 2 C

5 8 Microcontroladores PIC 8.2 El puerto serie USART en los microcontroladores PIC Descripción general Funcionamiento en modo asincrónico Funcionamiento en modo sincrónico Velocidad de la comunicación El puerto serie SSP en los microcontroladores PIC Interfaz SPI Interfaz I 2 C Las entradas y salidas analógicas. Adquisición y distribución de señales Funciones y estructura de un sistema de adquisición y distribución de señales Funciones básicas en los sistemas de medida y control Margen o rango dinámico Ancho de banda Muestreo de señales Arquitecturas para la adquisición de señales. Sistemas de alto y bajo nivel La etapa frontal para la adquisición de señales Atenuadores Amplificadores Filtros y protecciones de entrada Multiplexores analógicos Filtros anti-alias Amplificador de muestreo y retención Convertidores A/D El módulo de conversión A/D de 10 bits en los microcontroladores PIC Arquitectura del módulo de conversión A/D Tiempos de una conversión A/D Programación del módulo de conversión A/D Calibración Interfaces directas entre sensor y microcontrolador La etapa de salida para salidas analógicas Convertidores D/A Desmultiplexado analógico Métodos de extrapolación Salidas PWM Protecciones de salida Bibliografía Anexo. Siglas y acrónimos utilizados en el libro Indice alfabético