Introducción a los microcontroladores. Decanato de Postgrado Mayo de 2011

Transcripción

1 Introducción a los microcontroladores Decanato de Postgrado Mayo de 2011

2 Microcontroladores aaaaa Un microcontrolador (Micro Controller Unit, MCU), es un circuito integrado programable, construido con tecnologia VSLI, que contiene todos los elementos de un computador. Dedicado a ejecutar una tarea especifica.( Angulo, 1999.)

3 Esquema simplificado de un microcontrolador aaaaa Fuente:Valdez y Pallás, 2007

4 Arquitecturas de los microcontroladores aaaaa FuenteEspinosa 2008

5 Tipos de Arquitecturas : De acuerdo a como procesan la información en la CPU: Pila Acumulador Registro -Memoria Registro-Registro Fuente: Espinosa 2008

6 Fuente: Espinosa 2008 Tipos de Arquitecturas :

7 Clasificación de los microcontroladores Según las prestaciones: aaaaa Gama baja: 4, 8 y 16 bits. Dedicados fundamentalmente a tareas de control (electrodomésticos, cabinas telefónicas, smart-cards, algunos periféricos de ordenadores, etc.) Generalmente son μc. Gama media: 16 y 32 bits. Tareas de control con cierto grado de procesamiento (control en automóvil, teléfonos celulares, PDA, ). Gama alta: 32, 64 y 128 bits. Fundamentalmente procesamiento(pc, videoconsolas, Control de procesos Industriales etc.) Casi en su totalidad son μp +circuitería periférica + memoria Consumo (desde μw a decenas de W) Frecuencia (desde Khz a GHz) Fuente: Espinosa, 2008

8 Ambito de uso los microcontroladores aaaaa Fuente: Espinosa, 2008

9 Uso en un celular aaaaa Fuente: Atmel, 2011

10 Clasificación de los microcontroladores Ejemplo de UC de 32 bits : Núcleo ARM aaaaa Fuente: ARM, 2011

11 Clasificación de los microcontroladores Fabricantes Núcleo ARM : aaaaa Fuente: ARM, 2011

12 Clasificación de los microcontroladores Ejemplo de UC de 16 bits : aaaaa MPS430: Arquitectura Harvard de Texas Instruments. PIC24F: Arquitectura Harvard de Microchips. DSPICs: Arquitectura Harvard de Microchips. Fuente: ARM, 2011

13 La Familia AVR de ATMEL aaaaa Fuente: ATMEL, 2011

14 Fuente:Lopez, 2011 Arquitectura AVR

15 aaaaa Fuente:atmel, 2011 Esquema simplificado de un microcontrolador CPU: La principal función del núcleo del CPU es asegurar la correcta ejecución de un programa. El CPU debe ser capaz de acceder a la memoria, ejecutar cálculos, controlar los periféricos y manejar las interrupciones. Registros de trabajo: Es un espacio especial de almacenamiento de 8 bits, ellos se usan directamente en los comandos en ensamblador, Ellos están ligados directamente a la CPU. Ellos son la fuente o destino de los argumentos en las operaciones.

16 Esquema simplificado de un microcontrolador aaaaa Registro de Estado: Este registro contiene información del resultado más reciente de la operación aritmética. Así, esta información puede ser útil para alterar el flujo del programa y ejecutar operaciones condicionales. Apuntador de Pila: La Pila se usa principalmente para almacenar datos temporales, para almacenamiento local de variables y para almacenar direcciones de retorno después de las interrupciones y los llamados a subrutina. El Apuntador de la Pila apunta a los datos de la SRAM que funcionan como pila. El espacio de la pila la define el usuario Fuente:atmel, 2011

17 Arquitectura AVR Los AVR utilizan la Arquitectura Harvard, con el bus de datos y el bus de memorias separados. Fuente:Atmel, 2011

18 Arquitectura AVR Mientras una instrucción se ejecuta, la próxima instrucción esta lista para ser ejecutada en la memoria de programa. Las instrucciones se ejecutan en cada ciclo de reloj. La memoria de programa esta en la memoria Flash. Al ejecutarse una operación en la ALU, los dos operandos están a la salida del archivo de registros y el resultado se almacena al fondo del archivo de registros en un solo ciclo de reloj. Seis de los 32 registros se pueden usar como registros apuntadores de direccionamiento indirecto a 16 bits para datos almacenados en memoria, siendo los registros de 16 bits X, Y y Z. Después de realizar una operación aritmética el Registro de Estado actualiza la información acerca del resultado de la operación. Fuente:Atmel, 2011

19 aaaaa Aspecto Externo de un microcontrolador Atmega 16/32 Fuente:Atmel, 2011

20 aaaaa Componentes de un microcontrolador Atmega 16/32 Fuente:Contreras, 2008

21 aaaaa Componentes de un microcontrolador Atmega 16/32 Fuente:Contreras, 2008

22 Componentes de un microcontrolador Atmega 16/32 aaaaa Fuente:Contreras, 2008

23 aaaaa Programación en Lenguaje C

24 aaaaa Programación en Lenguaje C Variables y Constantes

25 Programación en Lenguaje C Operadores Aritméticos aaaaa Fuente:Smiley, 2008

26 Programación en Lenguaje C Operadores Aritméticos aaaaa Fuente:Smiley, 2008

27 Programación en Lenguaje C Operadores Lógicos aaaaa Fuente:Smiley, 2008

28 Programación en Lenguaje C Operadores a nivel de bits aaaaa Fuente:Smiley, 2008

29 Sentencias de Control

30 Sentencias de Control

31 Sentencias de Control

32 Sentencias de Control

33 Sentencias de Control

34 Ejemplo de programación Puertos de entrada y salida Los uc Atmega 16/32 tienen 4 puertos de lectura/escritura de 8 bits. Cada puerto se manipula con tres registros: PORTx, DDRx y PINx. donde x= A, B, C, D. DDRx(Data Direction Register), establece la dirección del puerto: 0 Entrada ; 1 Salida. Cada bit se puede configurar como entrada o salida independientemente. PORTx, escribe en el puerto configurado como salida. PINx, lee el puerto configurado como entrada

35 Ejemplo de programación Puertos de entrada y salida DDRA=0x00; configura todos los bits del Puerto A como entrada Entrada= PINA; Lee el Puerto A y lo almacena en la variable Entrada. DDRB=0xFF; configura todos los bits del Puerto B como salida. PORTB =_BV(PB1); escribe un uno en el Bit 1 del Puerto B. PORTB &= ~(_BV(PB6)); escribe un cero en el Bit 6 del Puerto B.PB6));

36 Prácticas de la sesión 1 Simulación Herramientas de desarrollo Laboratorio Decanato de Postgrado

37 Decanato de Postgrado Introducción a los microcontroladores Fin de la Sesión 1 Gracias