UNIDAD IV

Unidad 4 Micro-controladores

Resumen de la unidad 4

Arquitectura

Arquitectura básica

Arquitectura clasica de von Neumann, se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta

La arquitectura Harvard

Dispone de dos memorias independientes para datos y para instrucciones, permitiendo accesos simultáneos.

CPU

• Elemento mas importante del micro controlador: Determina características de hardware y software

• Se encarga de direccionar la memoria: Su decodificación

• Ejecucion de la operacion

• Busqueda de operandos

• Almacenamiento del resultado

Los procesadores actuales

· CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo)

- Disponen de mas de 80 instrucciones maquina

· RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido)

- Instrucciones máquina es muy reducido

- Las instrucciones son simples

- Se ejecutan en un ciclo.

· SISC(Computadores de juego de instrucciones especifico)

- microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas

- las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista

Espacio de Memoria

· Describen las cinco versiones de memoria no volátil que se pueden encontrar en los microcontroladores del mercado.

- 1º. ROM con máscara:

- 2ª. OTP:

- 3ª EPROM

- 4ª EEPROM

- 5ª FLASH

ROM con máscara:

Memoria no volátil de sólo lectura

Contenido se graba durante la fabricación del chip

Debido al diseño de la máscara sólo hace aconsejable el empleo del micro controlador con este tipo de memoria

OTP:

El usuario quien puede escribir el programa en el chip mediante un sencillo grabador controlado por un programa desde un PC

Es recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseño del producto o en la construcción de prototipos y series muy pequeñas

EPROM

Pueden borrarse y grabarse muchas veces

La grabación se realiza desde un PC

EEPROM

Memorias de sólo lectura, programables y borrables eléctricamente

Ventaja:

Una vez instalados en el circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser retirados de dicho circuito

FLASH

Memoria no volátil

De bajo consumo

Se puede escribir y borrar.

Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. A diferencia de la ROM, la memoria FLASH es programable en el circuito

Entrada/salida, características especiales

Aplicación de un sistema digital basado en un microprocesador o micro-controlador requiere la transferencia de datos entre circuitos externos al microprocesador y él mismo. Estas transferencias constituyen las operaciones llamadas ENTRADA y SALIDA, (input /output ) o ES ( I/O).

Entrada/salida aislada

Para que un microprocesador pueda implementar el modo E/S aislada (isolated I/O) son indispensables las siguientes condiciones:

1.- El microprocesador debe proporcionar señales de control que permitan distinguir entre una operación con un puerto y una referencia a memoria.

2.- El código de instrucciones debe tener instrucciones especiales con las que se pueda leer (entrada) o escribir (salida) en los puertos.

Entrada/salida mapeada

El modo de E/S mapeada a memoria (memory mapped I/O) se basa en que tanto lá localidades de memoria como lós Puerto de E/S se considera como registros externos desde el punto de vista microprocessador, el registro asociado con el puerto de E/S es tratado simplemente como una localidad de memoria más.

Programación

Es el proceso de diseñar, codificar, depurar y mantener el código fuente de programas computacionales. El código fuente es escrito en un lenguaje de programación. El propósito de la programación es crear programas que exhiban un comportamiento deseado.

Programación de micro controlador

Micro controlador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos, aparentemente sin significado. Dependiendo de la arquitectura del micro controlador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de anchura. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del micro controlador. Todas las instrucciones que el micro controlador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones

Lenguaje ensamblador

Ensamblador (ASM). Siguiendo la sintaxis básica del ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de memoria. Un programa denominado ensamblador compila (traduce) las instrucciones del lenguaje ensamblador a código máquina (código binario).

Ventajas de lenguajes de programación de alto nivel

Cada tipo de micro controlador tiene su propio conjunto de instrucciones que un programador tiene que conocer para escribir un programa

Un programador tiene que conocer el hardware del micro controlador para escribir un programa

Programa escrito en C (El mismo programa compilado al código ensamblador):

Los lenguajes de programación de alto nivel (Basic, Pascal, C etc.) fueron creados con el propósito de superar las desventajas del ensamblador.

El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.).

Lenguaje mikroC desarrollado por Mikroelektronika. Este lenguaje es muy similar al C estándar, no obstante en determinados aspectos difiere del ANSI estándar en algunas características.

Modos de direccionamiento

Es un código binario con un significado ya establecido de antemano. Para no tener que memorizar estos códigos y facilitar de esta manera la tarea del programador, a cada instrucción se le asigna una abreviatura que dé una idea de la acción que realiza.

Aplicaciones : Como sistema independiente, como subsistema de una computadora

Como sistema indépendante

Micro controlador es un sistema completo, con unas prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que puede llevar a cabo las tareas para las que ha sido programado de forma autónoma.

Micro controlador dispone normalmente de los siguientes componentes:

• Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso).

• Memoria RAM para Contener los datos.

• Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.

• Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.

Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie y Paralelo, CAD:

• Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

• Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.)

Como subsistema de una computadora

Es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (UCP), también llamada procesador, de un computador. La UCP está formada por la Unidad de Control, que interpreta las instrucciones, y el Camino de Datos, que las ejecuta.

Las patitas de un microprocesador sacan al exterior las líneas de sus buses de direcciones, datos y control, para permitir conectarle con la Memoria y los Módulos de E/S y configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Se dice que un microprocesador es un sistema abierto porque su configuración es variable de acuerdo con la aplicación a la que se destine.

El rendimiento de los sistemas no depende únicamente del microprocesador, sino que también afectan a los resultados los componentes de hardware y software como el sistema operativo, el subsistema de gráficos y el subsistema de E/S, el software de aplicaciones y la memoria. Por esta razón, es que se muestra el rendimiento del procesador.