Tema 2. Microprocesadores, Memorias y Microcontroladores. Andrés Iborra García Departamento de Tecnología Electrónica Sep@embre 2012

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1 Tema 2. Microprocesadores, Memorias y Microcontroladores Andrés Iborra García Departamento de Tecnología Electrónica Sep@embre 2012

2 Índice Índice 1. Microprocesadores Conceptos generales Clasificación según arquitecturas Clasificación según conjunto de instrucciones Programación Encapsulado. 2. Memorias. 2.1 Conceptos generales. 2.2 Tipos de memorias. 2.3 Memorias RAM RAM RAM Dinámica. 2.4 Memorias ROM. 2.5 Memorias FLASH. 2

3 Índice Índice 3. Microcontroladores. 3.1 Conceptos generales. 3.2 Aplicaciones. 3.3 Fabricantes. 3.4 Conexiones básicas de un μc. 3.5 Elementos internos de un μc. 3.6 Arquitectura interna de un μc. 3.7 ATmega Otros componentes con los μc. 3.9 Ejemplos de aplicación. 4. Arduino. 4.1 Conceptos generales. 4.2 Placas Arduino. 4.3 Arduino Uno. 4.4 Entradas/Salidas Arduino Uno. 4.5 El entorno de desarrollo Arduino. 4.6 El lenguaje de programación. 3

4 Sistemas mecánico ACTUADORES Solenoides, relés, piezoeléctricos Motores de Motores paso a paso Servomotores Disposi@vos hidráulicos y neumá@cos. Interruptores Pulsadores Potenciómetros LDRs Fotocélulas Encoders SENSORES Galgas extensom Termopares Acelerómetros MEMs ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE ENTRADA E INTERFACES C. discretos Amplificadores Filtros A/D VISUALIZADORES LEDs Displays LCD CRT TFT ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE SALIDA E INTERFACES D/A Amplificadores PWM Transistores SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL Combinacionales Memorias Secuenciales SoC μp Comunicaciones μc Soaware 4

5 Conceptos generales Los circuitos combinacionales y secuenciales son adecuados en diseños sencillos que no requieren cambios de funcionalidad frecuentes. En aquellos sistemas mecatrónicos en los que sea necesario cambios de funcionalidad frecuentes, e impliquen relaciones complejas entre entradas y salidas suele ser mucho más prác@co desarrollar soluciones basadas en el empleo de soaware, el cual corre sobre microprocesadores, microcontroladores, SOC, etc. Un microprocesador es un circuito integrado a muy gran escala de integración (VLSI) que con@ene muchos circuitos digitales (combinacionales y secuenciales) que realizan funciones aritmé@cas, lógicas, de comunicación y control. Cuando un microprocesador se empaca en una tarjeta de circuito impreso (PCB) con otros componentes (oscilador, puertos de entrada salida, latches, memorias, etc).el resultado es una microcomputadora Los microprocesadores son disposi@vos digitales diseñados para manipular información. Tienen 3 buses: Datos: Con@ene el flujo de información Direcciones: Controla la posición actual en memoria Control: Regula el flujo de información. Se pueden clasificar según la arquitectura hardware del sistema microcomputador al que van des@nados (Von Neuman y Harvard) y según las caracterís@cas del conjunto de instrucciones del mismo (CISC y RISC) 5

6 Micros para computadoras con arquitectura Von Neuman Clasificación según arquitecturas (I) La arquitectura Von Neuman es una arquitectura de computadora que el mismo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos. El μp trabaja como CPU en modo secuencial. Lee una instrucción de la memoria, la decodifica, busca operandos, ejecuta la instrucción y almacena el resultado. Para ello el μp cuenta con una serie de registros internos y una ALU. Generalmente se combina con un conjunto de CISC. μp Contador de programa Acumulador CPU Memoria Entradas y Salidas Registros ALU Unidad de control Bus de Control Bus de Direcciones Bus de Datos BUS DEL SISTEMA 6

7 Clasificación según arquitecturas (I) Micros para computadoras con arquitectura Von Neuman. Arquitectura interna Bus Interno Bus de Datos BIU Bus de Direcciones Unidad de Control Unidad Lógica Bus de Control Registro de Banderas Registros de Uso General 7

8 Clasificación según arquitecturas (I) Micros para computadoras con arquitectura Harvard Las computadoras con arquitectura Harvard de almacenamiento msicamente separados para las instrucciones y para los datos (en oposición a la Arquitectura de von Neumann).. Lo anterior permite leer instrucciones con mayor velocidad Pueden direccionar altas can@dades de memoria. Se combinan con soaware RISC. Memoria de Datos CPU Memoria de Programa 8

9 Clasificación según conjunto de instrucciones (I) CISC (Complex Set Computer) Conjunto de instrucciones grande. Ofrece una amplia gama de operaciones. Facilita el trabajo de programación. Reduce el tamaño del código de programa. Incrementa el coste de aprender la programación. RISC (Reduced Set Computer) Pocas instrucciones Más fácil de aprender el método de programación Mayor tamaño del código de programa. 9

10 Programación El microprocesador memoria interna Se debe conectar con una memoria externa que contenga el programa El programa se guarda como datos en la memoria, un dato leído puede ser información o un código de operación El procesador lee de manera ordenada cada punto de la memoria del programa μp Memoria Entradas y Salidas Bus de Control Bus de Direcciones Bus de Datos BUS DEL SISTEMA 10

11 Encapsulado Intel 4004 Zilog Z80 Motorola Intel 80486DX2 11

12 Dr. Andrés Iborra Universidad Politécnica de Cartagena Campus Muralla del Mar, s/n Cartagena Tel. Fax E- Lista de correo cloud- Www