Apuntes Periféricos Tema 1: Microcontroladores y Procesadores Digitales de Señal

Apuntes Periféricos

Tema 1: Microcontroladores y ProcesadoresDigitales de Señal

Microprocesador: Unidad central de proceso realizada en un único chip. Esel encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hastalas aplicaciones del usuario. Solo ejecuta instrucciones programadas enlenguaje de bajo nivel.

Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, porregistros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) yuna unidad de cálculo en coma flotante. EL primer microprocesador fue elIntel 4004 en 1971.

Microcontrolador: Sistema microordenador en un único chip. Es un circuitointegrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en sumemoria. Incluye en su interior las tres principales unidades funcionalesde una computadora: unidad central de procesamiento, memoria yperiféricos de E/S.

El primero importante fue el 8048 de Intel en 1977, combinaba memoria RAMy ROM en el mismo chip.

No confundir estos dos términos: Un Microprocesador necesita de todoslos periféricos para poder funcionar, el microprocesador depende delsoftware que lo gobierne. Un Microcontrolador internamente ya estánimplementados todos los buses, memoria… y el software que lo gobierna,pero este es único y tiene una sola función la cual es para lo que esadiseñado.

Un Microprocesador es un sistema abierto y un Microcontrolador es unsistema cerrado.

Descripciones de un Microcontrolador:

Unidad aritmético-lógica: Aquí es donde se realizan las operacionesaritméticas y operaciones del álgebra de Boole entre dos números. UnMicrocontrolador puede tener múltiples ALUs.

Unidad de control: En ella recae la lógica necesaria para ladecodificación y ejecución de las instrucciones, el control de registros,

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la ALU, los buses etc. Agrupa componentes tales como la unidad dedecodificación, unidad de ejecución, controladores de memoria cache,controladores de buses, controlador de interrupciones etc. Su función esbuscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas yejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

Registro de instrucción: Detalla las instrucciones que una CPU de unordenador puede entender y ejecutar. Hay 3 tipos: CISC (ComplexInstruction set Computing) (Las del 8048 y 8051), RISC, SISC.

Las CISC se caracteriza por ser muy amplio y que permiten realizaroperaciones complejas entre operando situados en la memoria o en losregistros internos. Esto dificulta el paralelismo entre instrucciones.

Los RISC posibilitan el paralelismo en la ejecución y reducen los accesosa memorias, por ello los procesadores más modernos utilizan RISC.

Contador de programa: Es un registro del procesador que indica laposición donde está el procesador en su secuencia de instrucciones. Seincrementa automáticamente en cada ciclo de instrucción de tal manera quelas instrucciones son leídas en la secuencia de la memoria.

Buses: Son el medio de comunicación, se destinan básicamente a las E/S depropósito general y periféricos del sistema. Hay 3 tipos:

Dirección: Se utilizan para seleccionar al dispositivo con el cualse quiere trabajar o en el caso de las memorias, selecciona el datoque se desea leer o escribir.

Datos: Transmiten los bits de forma aleatoria de manera que por logeneral un bus tiene un ancho que es potencia de 2.

Control: Se utilizan para gestionar los distintos procesos deescritura y lectura y controlar la operación de los dispositivosdel sistema.

Registros: Espacio de memoria muy reducido, de aquí se toma los datospara varias operaciones que debe realizar el resto de los circuitos delprocesador. Sirven para almacenar los resultados de la ejecución deinstrucciones, cargar datos desde la memoria externa o almacenarlos enella.

Palabra de estado de programa (PSW): Almacena información pertinentesobre el programa que este ejecutando. Por ejemplo al completarse unafunción de la unidad aritmética lógica se modifica un conjunto de bitllamados códigos (o señales de condición). Estos bits especifican si elresultado de una operación aritmética fue 0 o negativo o si el resultadose desbordó. Además el PSW contiene bit que hace posible que lacomputadora responda a interrupciones.

Temporizadores y contadores: Son circuitos síncronos para el conteo delos pulsos que llegan a su poder para conseguir la entrada de reloj. Si

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la fuente de un gran conteo es el oscilador interno del Microcontroladores común que no tengan un pin asociado, trabajan con temporizadores. Porotra parte cuando la fuente de conteo es externa tiene asociado un pincomo entrada y es un contador.

http://www.fdi.ucm.es/profesor/jjruz/WEB2/Temas/ //Ayuda

Principales Características de los MicrocontroladoresLos Microcontroladores están muy extendidos actualmente, se usan enmuchos sectores como la comunicación (Teléfonos), hogar(Electrodomésticos, Termorregulación), automoción (Automóviles),industria (Control industrial), computadores (Periféricos enmicroordenadores)...

1) Número de líneas del bus de datos (4- 8 -16-32)

Estas líneas transportan los datos de la transferencia. Cuantas más líneas, más información mueve en escritura y lectura.

2) Frecuencia de reloj

La frecuencia de reloj indica la velocidad a la que un ordenador realizasus operaciones más básicas, como sumar dos números o transferir el valorde un registro a otro. Se mide en ciclos por segundo (hercios).

En un Microcontrolador son muy bajas, porque su programación es en códigomáquina o ensamblador, por lo que los programas ocupan mucho menos y seejecutan más rápido.

El oscilador interno solo tiene un cristal de cuarzo y no son más rápidosporque consumirían más y se calentarían más. Se suele usar endispositivos móviles.

3) Arquitectura de la CPU

Básicamente existen dos arquitecturas de computadoras, y por supuesto,están presentes en el mundo de los Microcontroladores: Von Neumann yHarvard. Ambas se diferencian en la forma de conexión de la memoria alprocesador y en los buses que cada una necesita.

Von Neumann: La arquitectura Von Neumann utiliza el mismo dispositivo dealmacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos. Es decirdesde la CPU se direcciona como un único bloque, hay solo 1 bus de datosy 1 bus de direcciones.

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Harvard: La arquitectura Harvard utiliza dispositivos de almacenamientofísicamente separados para las instrucciones y para los datos (enoposición a la Arquitectura de Von Neumann). Es la más usada enMicrocontroladores.

Conjunto de instrucciones: Es una especificación que detalla lasinstrucciones que una CPU de un ordenador puede entender y ejecutar, o el

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conjunto de todos los comandos implementados por un diseño particular deuna CPU. Hay 3 tipos:

CISC (Complex Instruction Set Computer): Los microprocesadores CISC tienen unconjunto de instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio ypermitir operaciones complejas entre operando situados en la memoria o enlos registros internos, en contraposición a la arquitectura RISC.

Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones,por lo que, en la actualidad, la mayoría de los sistemas CISC de altorendimiento implementan un sistema que convierte dichas instruccionescomplejas en varias instrucciones simples del tipo RISC, llamadasgeneralmente microinstrucciones.RISC ( Reduced Instruction Set Computer): Instrucciones de tamaño fijo ypresentado en un reducido número de formatos. Sólo las instrucciones decarga y almacenamiento acceden a la memoria de datos. El objetivo dediseñar máquinas con esta arquitectura es posibilitar la segmentación yel paralelismo en la ejecución de instrucciones y reducir los accesos amemoria

SISC (Simple Instruction Set Computer): Orientada al procesamiento de tareas enparalelo. Esto se implementa mediante el uso de la tecnología VLSI, quepermite a múltiples dispositivos de bajo costo que se utilicenconjuntamente para resolver un problema particular dividido en partesdisjuntas.

4) Memoria:

En los Microcontroladores la memoria no es abundante. Dos tipos activa ypasiva.

Activa: RAM (Random Access Memory), la memoria RAM está destinada alalmacenamiento de información temporal que será utilizada por elprocesador para realizar cálculos u otro tipo de operaciones lógicas. Enlos Microcontroladores es SRAM, lo que evita tener que implementarsistemas de refrigeración.

Pasiva: Utilizada para la memoria del programa, hay varios tipos:

ROM (Read Only Memory): Solo lectura. No se “graba” el programa enmemoria sino que el Microcontrolador se fabrica con el programa.

PROM (Programmable ROM): También conocida como OTP (One TimeProgrammable). Se pueden programar una sola vez, con algún tipo deprogramador. Se utilizan en sistemas donde el programa no requierafuturas actualizaciones

EPROM (Erasable PROM): La memoria EPROM es reprogramable, pero antes debeborrase, y para ello hay que exponerla a una fuente de luz ultravioleta,

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el proceso de grabación es similar al empleado para las memorias OTP. Endesuso.

EEPROM (Electrical EPROM): Sustituto natural de las memorias EPROM, ladiferencia fundamental es que pueden ser borradas eléctricamente.Utilizan los sistemas de programación de sistemas que evitan tener quesacar el microcontrolador de la tarjeta que lo aloja para haceractualizaciones al programa.

FLASH: Han sustituido a los Microcontroladores con memoria EEPROM. Grandensidad respecto a sus predecesoras lo que permite incrementar lacantidad de memoria de programas a un costo muy bajo. Pueden además serprogramadas con las mismas tensiones de alimentación delmicrocontrolador, el acceso en lectura y la velocidad de programación essuperior, disminución de los costos de producción.

5) Número de Puertos de E/S digitales:

Generalmente agrupadas en puertos de 8 bits de longitud, permiten leerdatos del exterior o escribir en ellos desde el interior delmicrocontrolador.

6) Conversores CAD y CDA:

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas oquímicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas envariables eléctricas. Ej. un termómetro de mercurio.

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir undeterminado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida.

Un CAD es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señalanalógica de voltaje en una señal digital con un valor binario. Muchosmicrocontroladores incorporan un CAD el cual se utiliza para tomar datosde varias entradas diferentes que se seleccionan mediante un multiplexor.

Un CDA es un dispositivo que convierte señales digitales con datosbinarios en señales de corriente o de tensión analógica. (Son muybaratos).

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7) Contadores/Temporizadores (Timers):

Son circuitos síncronos para el conteo de los pulsos que llegan a supoder para conseguir la entrada de reloj.

Funcionan a partir de un registro, que el sistema incrementa o decrementay cuando rebosa se produce una interrupción, se ejecuta una subrutina queincrementara una posición de memoria o un registro que pondrá a cero elcontador o temporizador.

8) Watchdog

Un perro guardián (Watchdog) es un mecanismo de seguridad que provoca unreset del sistema en caso de que éste se haya bloqueado.

Consiste en un temporizador que irá continuamente decrementando uncontador, con un valor inicial alto. Cuando este contador llegue a cero,se reiniciará el sistema, por lo que hay una subrutina en el sistema querefresca al Watchdog antes de que provoque el reset. Si el programa fallao se bloquea, el contador del Watchdog llegara a cero y se reiniciará elsistema.

9) Brownout

Típico en todos los microcontroladores, (Controla la tensión delcircuito). Es un circuito electrónico que detecta un umbral. Cuandollegue a ese umbral, produce una señal, para pasar al sistema a unestado, que puede ser suspensión, hibernación...

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10) Modo de ahorro de consumo

La idea es poder quitar el reloj de algunos elementos o disminuir lafrecuencia.

11) PWN (Modulador de anchura de pulsos)

Es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señalperiódica ya sea para transmitir información a través de un canal decomunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a unacarga. Dependiendo de la anchura de los pulsos podemos aumentar odisminuir la velocidad.

Se usa mucho en los motores, o en conversores CAD.

12) Puertos serie

Este periférico está presente en casi cualquier microcontrolador,normalmente en forma UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) oUSART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)dependiendo de si permiten o no el modo sincrónico de comunicación.

12) RTC (Real Time Clock)

Es un reloj de un ordenador, incluido en un circuito integrado, quemantiene la hora actual.

13) Controladores DMA

Acceso directo a memoria.

14) Conexión a internet

Lo tienen todos incorporados.

Procesadores digitales de señal (DSP)Es un sistema basado en un microprocesador que posee un conjunto deinstrucciones, un hardware y un software optimizados para lasaplicaciones que requieren operaciones numéricas a muy alta velocidad.Debido a esto son muy útiles para el procesado y representación deseñales analógicas en tiempo real. En un sistema real se reciben muestrasde un CAD.

Usan la arquitectura de Harvard.

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Las aplicaciones más habituales en las que se emplean DSP son elprocesado de audio y vídeo; y cualquier otra aplicación que requiera elprocesado en tiempo real y que tengan mucha información.

Características de un DSP

Operación MAC

Permiten realizar la operación MAC (Multiplicar Acumular). En estodifiere de un microcontrolador normal. Hacen la instrucción MAC en unsolo ciclo (Solo algunos).

Direccionamiento

Tienen al menos 2 AGU (Unidad generadora de direcciones)

La mayoría de DSP de coma fija posee memorias internas, de entre 256 y32k palabras y un bus externo de direcciones pequeño.

Por el contrario los DSP de coma flotante proporcionan poca o ningunamemoria interna, pero tienen buses de direcciones externos de grantamaño.

Entrada/Salida

Puerto series, DMA...

Formato aritmético (Flotante y Fijo)

La diferencia entre un formato y otro es el rango de datos que puedorepresentar.

Para un mismo tamaño en número de bits, el formato en coma fijaproporciona una mejor resolución que el formato en coma flotante. Sin

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embargo, este último posee un margen dinámico superior. Por lo que un DSPde coma flotante es más fácil de programar que uno de coma fijo pero sonmás caros.

Anchura de datos

Los DSP de coma flotante utilizan un bus de datos de 32 bits. En los DSPde coma fija, el tamaño más común es de 16 bits.

Velocidad

Mucho más alta que un microcontrolador. (100-200) MHz

Multiprocesamiento

Facilidad para conectar varios DSP

Consumo

La mayoría de fabricantes de DSP han reducido los voltajes dealimentación de los procesadores e incluyen algunas características quepermiten al programador reducir el consumo.

Reducción del voltaje.

Modos “sleep” o “Idle”: inhiben el reloj del DSP a todas o sóloalgunas partes del mismo.

Divisores de reloj programables: permitir la realización dedeterminadas tareas a velocidad inferior

Control de periféricos: lo que permite la desactivación de algunosde ellos si no se prevé su aplicación.

Tema 3: Dispositivos controladores

Controlador de interrupcionesEs un dispositivo usado para combinar varias fuentes de interrupcionessobre una o más líneas del CPU, mientras que permite que los niveles deprioridad sean asignados a sus salidas de interrupción.

Método de Sondeo (Polled): Esta continuamente escuchando por si hayalguna petición de interrupción.

La utilidad de las interrupciones: Tratar acontecimientos internos oexternos del sistema en tiempo real.

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Ninguna CPU deja una interrupción a media para ir a dar servicio a otra.

A un master se le pueden conectar “slaves” pero a un “Slave” no se lepuede conectar otro “slave”.

El Intel 8259A o PIC 8259A es un controlador programable deinterrupciones (PIC), diseñado para ser usado en un sistema que incorporeun microprocesador 8085 u 8086.

Los conectores principales en un 8259A son los siguientes:

Ocho líneas de solicitud de interrupción de entrada con el nombreIRQ0 hasta IRQ7

Una salida de solicitud de interrupción llamada INTR Línea de reconocimiento de interrupción llamada INTA Líneas de datos de D0 hasta D7 para comunicar el nivel de

interrupción o vector de desplazamiento Otros conectores incluyen CAS0 hasta CAS2 para cascada entre los

8259.

Hasta ocho 8259A esclavos pueden ser conectados en cascada a un 8259Amaestro para proporcionar un máximo de 64 IRQ (Interrupción). Los 8259Ason conectados en cascada conectando la línea de INT de un 8259A esclavoa una línea de IRQ de un 8259A maestro.Hay tres registros internos importantes en el 8259: IRR, IMR, ISR.

Diagrama de bloques

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1) El Interrupt Request Register (IRR) (Registro de solicitud deinterrupción), que mantiene una máscara de las interrupciones queestán pendientes de fin de interrupción (EOI). Al activarse una ovarias entradas IR quedan reflejadas en los bits correspondientesde IRR. Se usa para decidir a qué interrupción atender. Las líneas IR0...IR7 son líneas asíncronas de petición deinterrupción. Si es en modo por flancos una petición deinterrupción se ejecuta manteniendo IR en alto hasta que se recibeel reconocimiento, si es por niveles simplemente poniendo en altola línea IR.

2) El Interrupt Mask Register (IMR) (Registro de enmascaramiento deinterrupción), que mantiene una máscara de las interrupcionesactuales pendientes de reconocimiento (acknowledgement) .Se delegala responsabilidad en el programador para enmascarar algunasinterrupciones que ayuden al controlador a ignorar dichasinterrupciones, aquí cada bit corresponde a una línea IRQ, e indicasi está permitida un interrupción de ese nivel en ese momento.

3) Control Logic (Lógica de control), diálogo de interrupción conla CPU. La salida va a INT, la entrada de interrupciones de la CPU.

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En la CPU si INTE está a cero no mira las interrupciones. Si está a1, activa –INTA# que es que reconoce la interrupción.

4) El priority resolver (Selector de prioridad) Determina queinterrupción, de las solicitadas en el IRR, debe ser atendidaprimero: cuando lleguen las señales INTA dicha interrupción será laprimera procesada y su bit correspondiente se activará en el ISR.(de IR0-IR7 de mayor a menor prioridad) Puede provocar inanición.

5) El In-Service Register (ISR) (Registro de En-Servicio), quemantiene una máscara de interrupciones a las que no se les debeenviar un reconocimiento. El ISR almacena todas las interrupcionesque están siendo atendidas en un momento dado.

6) El Data Bus Buffer (Buffer de bus de datos), conecta el 8259Acon el bus de datos de la CPU. A través de estas líneas la CPUpuede leer información del dispositivo.D7...D0, son líneasbidireccional, por el que se transmite la información decontrol/estado y el número de vector de interrupción.

7) Read/Write Logic (Lógica de lectura y escritura), acepta loscomandos que envía la CPU, aquí hay registros para almacenar laspalabras de inicialización y operación que envía el procesador,también sirve para transferir el estado del 8259A hacia el bus dedatos. Las líneas de direcciones determinan la -CS (Habilita lacomunicación con la CPU), este es el que selecciona.-WR#: Permite al 8259A aceptar comandos de la CPU.-RD#: Permite al 8259A dejar la información en el bus de datos.-A0: Junto con CS, WR, RD es empleada para enviar las palabras decomando al 8259A y para solicitar información al mismo. Suele irconectada a la línea A0 de la CPU.

8) Cascade Buffer/Comparator (Buffer comparador de cascada),almacena y compara las identificaciones de todos los 8259A queposea el sistema. El 8259A maestro envía la identificación del8259A esclavo en las líneas CAS, los 8259A esclavos la leen y elimplicado en la operación coloca en el bus de datos la dirección(vector) de la rutina que atenderá la interrupción en los próximosciclos INTA. CAS0...CAS2: Líneas de cascada, actúan como salida en el 8259Amaestro y como entrada en los 8259A en los esclavos, en un sistemacon varios 8259A interconectados, constituyen un bus local.

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-SP/-EN: Pin de doble función, en el modo buffer actuaría como -ENpara habilitar los buffers del bus, en el modo normal -SP si el8259A es maestro (0) o esclavo (1).

El 8259 soporta los modos de prioridad fijos y rotatorios.Los modos de disparo de interrupción por flanco y nivel son soportadospor el 8259A.

Secuencia de interrupciónEn un sistema 86/88 una interrupción ocurre como sigue:

1. Suben a “1” una o más líneas de interrupción, IR, poniendo a “1”los bits correspondientes del IRR.

2. El 8259ª considera estas peticiones y, si procede, envía un INT ala CPU.

3. La CPU al reconocer INT responde con un INTA#4. Al recibir un INTA# se pone a “1” el bit del ISR de mayor prioridad

y se borra el correspondiente bit del IRR, pero el 8259A no utilizael bus de datos durante ese ciclo.

5. La CPU 8086/88 enviara un segundo impulso INTA#, y el 8259ªliberara un puntero de 8 bits que es leído por la CPU.

6. Si está en el modo AEOI, el bit del ISR se borra al final delsegundo impulso INTA#, en caso contrario, dicho bit permanece a “1”hasta que se emita el comando EOI.

Programación del circuito 8259ªICWS (Iniciation Command Words) Secuencia de 2 a 4 bytes que permitirá al 8259A ponerse en sufuncionamiento normal. Deberá enviarse una secuencia a cada 8259A delsistema.ICW1: Cuando un comando es enviado con A0=1 y D4=1, el 8259A lointerpreta como la primera palabra de la inicialización (ICW1) e iniciadicha secuencia de inicialización.Reseteamos el estado del 8259A.ICW2: Se envía con A0=1, para diferenciarlo de ICW1. T7...T3 determinalos 5 bits más significativos del número de vector de interrupción ainvocar, los 3 bajos los suministra el 8259A según la interrupción que setrate.ICW3: Se envía sólo en el caso de que haya más de un 8259A en el sistema(bit SNGL de ICW1 a cero), en caso contrario en su lugar se enviaría ICW4(si procede). Configura quien es el maestro.

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ICW4: Se envía sólo si IC4=1 en ICW1, con objeto de colocar el 8259A enun modo de operación distinto del establecido por defecto (que equivale aponer a cero todos los bits de ICW4).OCWS (Operation Command Words)Una vez inicializado, el 8259A está listo para procesar lasinterrupciones que se produzcan. Sin embargo durante su funcionamientonormal está capacitado para recibir comandos de control por parte de laCPU.OCWS1: Este comando activa y borra bits en el IMR (Interrupt MaskRegister). Los bits M0...M7 de OCW1 se corresponden con suscorrespondientes bits del IMR. Un bit a 1 significa interrupciónenmascarada (inhibida) y a 0, interrupción habilitadaOCWS2: Controla los modos rotativos y de fin de interrupción.OCWS3: Palabra de comando que permite activar o desactivar el modo demáscara especial, así como permitir la lectura de los registros IRR eISR.

APIC ( Advanced Programmable Interrupt Controller) Es un controlador de interrupciones, incorporado en la unidad central deprocesamiento y diseñador por y para el multiproceso, concretamente parapoder incorporar múltiples microprocesadores a la placa madre. Hay dos componentes en un sistema Intel APIC, el APIC local y el I/OAPIC. El LAPIC está integrado en cada CPU del sistema y el I/O APIC seusa por el sistema de buses de periféricos. Local APIC: Gestiona todas las interrupciones externas para el procesadordel que forma parte. I/O APIC: Contiene la tabla de redirección, que se usa para enrutar lasinterrupciones que reciben de los buses periféricos a una o más localAPIC.Todas las interrupciones se van a redistribuir.

El Controlador de DMAInconvenientes de la E/S por interrupciones:

La transferencia de datos entre periféricos y memoria está limitadapor la velocidad de la CPU.

La CPU gestiona la E/S, lo que equivale a una pérdida derendimiento.

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DMA (Direct Memory Access), Permite a cierto tipo de componentes de unacomputadora acceder a la memoria del sistema para leer o escribirindependientemente de la CPU principal. Controla una transferencia dedatos entre un periférico y memoria sin intervención de la CPU.Características del DMA

Permite el acceso a la memoria para leer o escribir sin que la CPUintervenga.

Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores deunidades de disco, tarjeta gráfica y sonido.

Es una característica esencial en todos los pc modernos ya quepermite a dispositivos con velocidades diferentes comunicarse sinsometer a la CPU a una carga masiva de interrupciones.

Una transferencia DMA consiste principalmente en copiar bloque abloque de memoria de un dispositivo a otro.

En lugar de que la CPU realice la transferencia se lleva a cabo porel DMA.

Diagrama de bloques del DMARegistro de dirección: Especifica la posición de memoria a usar comofuente o destino del dato a transferir.Registro de datos: Contiene el dato que está en ruta entre la memoria ylos periféricos. Contador de palabras: Número de palabras de datos que quedan para sertransferidas en la operación de E/S.Lógica de control: Se encarga de solicitar los buses a la CPU o provocaruna interrupción tanto en el registro de direcciones como en el contadorde palabras, se configuran como mismo puertos de salida configurables talque pueda ser inicializados por programas ejecutables en la CPU.

Modos de transferencia de DMA

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Durante las operaciones DMA, el rendimiento del sistema puede verseafectado debido a que este dispositivo hace un uso intensivo del bus ypor lo tanto la CPU no puede leer datos de memoria. Esto provoca quemientras el DMA está operando, la CPU debe esperar a que finalice dichatarea sin ejecutar ninguna instrucción. Por ello existe una memoria cachedentro de la CPU que permite a esta seguir trabajando mientras el DMAmantiene ocupado el bus. Pero algunos computadores no disponen de esta memoria cache por lo que elDMA debe realizar su tarea evitando ocupar el bus de datos hay 3 tipos detransferencias de datos DMA:

Por ráfagas (Famas): Una vez que la CPU concede el bus al DMA, esteno lo libera hasta que finaliza su tarea Se obtiene una altavelocidad de transferencia pero el procesador permanece inactivolargos periodos de tiempo. Este tipo de transferencia se usa ensistemas que disponen de una memoria cache en la unidad deprocesamiento, para que la CPU pueda seguir trabajando mientras.

Por robo de ciclos: Una vez que la CPU concede el bus al DMA, estolo vuelve a liberar al finalizar de transferir cada palabra.Teniendo que solicitar de nuevo el permiso de uso del bus a la CPU.Esta operación se repite hasta que el DMA finaliza la tarea. Sesuele usar en sistemas que no disponen de memoria cache en la CPU.

Transparente: Esta estrategia consiste en emplear el bus delsistema cuando la CPU no lo necesita. Esto permite que latransferencia no impida que la CPU utilice el bus del sistema, perola velocidad de transferencia es la más baja posibles.

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El DMA debe actuar como máster del bus durante la transferencia DMA ydebe ser capaz de:

Solicitar el uso del bus mediante las señales y la lógica dearbitraje necesarias.

Especificar la dirección de memoria sobre la que se realiza latransferencia.

Generar las señales de control del bus: o Tipo de operación (lectura/escritura)o Señales de sincronización de la transferencia

DMA-REQ: solicitud de servicio DMA. (La activa el periférico, paradecirle al DMA que está listo)

DMA-ACK: Concesión del servicio DMA. (La activa el DMA para indicarle quepuede realizar la transferencia, antes debe tener el bus).

HRQ: (Hold Request): La envía el controlador al procesador para solicitarel bus.

HLDA: (Hold Acknowledge): Procede del procesador y por medio de estaseñal éste le indica al controlador que le cede el bus.

IOR#: Estando en marcha una transacción, es una señal de control delectura hacia el dispositivo. En un estado de inactividad es la señal quepermite al procesador leer del controlador.

IOW#: Estando en marcha una transacción, es una señal de control deescritura hacia el dispositivo. En un estado de inactividad es la señalque permite al procesador escribir en el controlador.

AEN: (Address Enable) Se usa para habilitar la salida de los latchs quecontienen la dirección así como para deshabilitar cualquier otrocontrolador que pueda acceder al bus (el controlador de bus por ejemplo)

MEMW#MEMR#: Señales de escritura/lectura de memoria. En un servicioactivan la lectura o escritura de unos datos en el sistema de memoria.

Traducciones del DMAControlador programable DMA 8257El 8257 es un controlador DMA de 4 canales. Esta especialmente diseñadopara simplificar la transferencia de datos a altas velocidades parasistemas microordenadores Intel. Su función principal es generar, en unapetición de periférico, una dirección de memoria secuencial que permitirá

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al periférico leer o escribir datos directamente en memoria. Adquiriendoel bus de del sistema acoplado a la función HOLD de la CPU.

GeneralDespués de inicializar por software, el 8257 puede transferir un bloquede datos, conteniendo hasta 16kb entre memoria y un dispositivoperiférico directamente, además sin requerir intervención de la CPU. Alrecibir una solicitud de transferencia de DMA de un periféricohabilitado, el 8257:

Adquiere el control del bus del sistema. Reconoce que solicitud de periférico conectado es la del canal más

prioritario. Saca la dirección de memoria a la que va a acceder. Genera la memoria apropiada y las señales de control I/O R/W que

hacen que el periférico reciba o deposite un byte de datosdirectamente desde o hacia la posición direccionada en la memoria.

El 8257 retendrá el control del bus del sistema y repetirá la secuenciade transferencia, tan largo como el periférico mantenga su solicitud DMA.El 8257 puede transferir un bloque de datos para o desde un periférico aalta velocidad en una simple ráfaga. Cuando el número especificado debytes de datos han sido transferidos, el 8257 activa el TC (TerminalCount) de salida, informando a la CPU que la operación se ha completado.

El 8257 ofrece 3 diferentes modos de operación:

1. DMA lee, lo que hace que los datos sean transferidos a de memoriaal periférico.

2. DMA escritura, lo que hace que los datos sean transferidos delperiférico a la memoria.

3. DMA verificar, que no implica una transferencia de datos.

El DMA lee la memoria y escribe en la memoria.

Diagrama de bloques1. Canales DMA

El 8257 tiene 4 canales DMA separados. Cada canal incluye 2 registros de16 bits. Un registro de direcciones DMA y un registro de Terminal Count.Ambos registros deben ser inicializados antes de habilitar cada canal.El registro de direcciones DMA es cargado con la dirección de la primeralocalización de memoria para acceder. El valor cargado en los 14 bitsmenos significativos del registro Terminal Count especifica el número deciclos DMA menos uno antes de que se active la salida Terminal Count(TC).

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Los dos bits más significativos del registro del Terminal Countespecifican el tipo de operación DMA para el canal. Estos dos bits no sonmodificados durante un ciclo DMA, pero pueden ser cambiados entre bloquesDMA.

Cada canal acepta peticiones DMA de entrada (DRQn) y provee unreconocimiento DMA de salida (DACKn) #

DRQ 0 – DRQ 3: Estos son canales individuales asíncronos usados para laentrada de peticiones por periféricos para obtener un ciclo DMA. Sí noestán en modo de prioridad rotatorio, el DRQ 0 tiene la máxima prioridady el DRQ 3 la mínima.

2. Buffer de Bus de datos Son 3 estados, bidireccionales, 8 bits de buffer interconecta el 8257 albus de datos del sistema.

D0 – D7: Durante ciclos DMA (Cuando el 8257 es el master del bus), lasalida del 8257 será los 8 bits más significativos de la dirección dememoria (de uno de los registros de direcciones DMA).

3. Lógica de lectura/escritura Cuando la CPU está programada para leer un registro del 8257 (cuando el8257 es un dispositivo esclavo en el bus del sistema), la lógica de R/Wacepta la señal I/O Read (I/OR)# o la I/O Write (I/OW)#, decodificandolos 4 bits de direcciones menos significativos, (A0-A3), y o bien escribeel contenido en el bus de datos en el registro direccionado (Si (I/OW)#es verdadero) o coloca los contenidos del registro direccionado en el busde datos ( SI (I/OR)# es verdadero).

(I/OR)#: En modo “slave”, es una entrada que permite el leer el registrode estado de 8 bits o los 16 bytes más/menos significativos del registrode direcciones DMA o el registro Terminal Count. Y lo coloca en el bus.

En modo “master”. Es una salida de control que se utiliza para acceder alos datos de un periférico durante el ciclo de escritura DMA.

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(I/OW)#: En modo “slave” es una entrada que permite cargar el contenidodel bus de datos en el registro de 8 bits “mode set” o en los 16 bytesmás/menos significativos del registro de direcciones DMA o en el registroTerminal Count.

En modo “master”. Es una salida de control que permite que los datos seande salida a un periférico durante un ciclo DMA de lectura.

(RESET): Una entrada asíncrona, que clarifica todos los registros ylíneas de control.

(A0-A3) (Address Lines): En modo “slave” son entradas que seleccionan unregistro para ser leído o programado.

En modo “master” son salidas que constituyen los 4 bits menossignificativos de los 16 bits de direcciones de memoria generadas por el8257.

(CS)# (Chip Select): Habilita el I/O Read o el I/O Write cuando el 8257está empezando a leer o programar en modo “slave”. En modo “master” CS#esta desactivado automáticamente para evitar que el chip de la selecciónen sí en el desempeño de la función DMA.

4. Lógica de control Este bloque controla la secuencia de operaciones durante todos los ciclosDMA, mediante la generación de las señales de control apropiadas y ladirección de 16 bits que específica la ubicación de memoria para acceder.

(A4-A7) (Address Lines): Estas 4 líneas de dirección son tres estados desalida que constituyen los bits 4 a 7 de los 16 bits de direcciones dememoria generados por el 8257 durante todos los ciclos DMA.

(READY): Esta entrada asíncrona es usada para alargar los ciclos delectura y escritura del 8257 con estados de esperas si la selección dememoria requiere ciclos largos.

(HRQ) (Hold Rquest): Esta salida, solicita el control del bus delsistema.

(HLDA) (Hold Acknowledge): Entrada desde la CPU indicando que el 8257 haadquirido el control del bus del sistema.

(MEMR)#: Salida con 3 estados usada para leer datos de la ubicación dememoria direccionada durante ciclos DMA de lectura.

(MEMW)#: Salida con 3 estados usada para escribir datos en la ubicaciónde memoria direccionada durante ciclos DMA de escritura.

(ADSTB) (Address Strobe): Dirección estroboscópica.

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(AEN) (Address Enable): Esta salida es usada para desactivar el Bus dedatos del sistema y el Bus de control del sistema.

(TC) (Terminal Count): Esta salida notifica al periférico seleccionadoactualmente que el presente ciclo DMA debe ser el último ciclo de estebloque de datos.

5. Registro “Mode Set”

Cuando se establece, los distintos bits en el registro “Mode Set”habilita a cada uno de los 4 canales del DMA, y permite 4 diferentesopciones para el 8257.

El registro “Mode Set” es normalmente programado por la CPU después deque los registros de direcciones DMA y los registros Terminal Count seaninicializados. EL registro “Mode Set” es clarificado por la entradaRESET, así deshabilita todas las opciones, inhabilita todos los canales yprevé conflictos en el bus en el encendido.

Bit 4 (Rotating Priority): En el modo de prioridad rotatorio, laprioridad de los canales es una secuencia circulas. Después de cada cicloDMA, la prioridad de cada canal cambia. El canal que acaba de seratendido pasara a tener la menor prioridad.

Sí el bit del modo rotatorio está a 0, cada canal DMA tiene unaprioridad fija. En la prioridad fija el canal 0 tiene la máxima prioridady el canal 3 la mínima.

La prioridad rotatoria prevé que ningún canal monopolice el modo DMA,consecutivos ciclos DMA servirán a diferentes canales si mas de un canalestá habilitado y solicito el servicio.

Bit 5 (Extended Write): Si el bit 5 está puesto (1), la duración de ambasseñales (MEMW) # y (I/OW) # son prolongadas por la activación de ellosantes en el ciclo DMA. Previene la aparición innecesaria de estados deespera in el 8257, aumentando así el rendimiento del sistema.

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Bit 6 (TC Stop): Si el bit 6 está puesto (1), un canal es desactivadodespués la salida del TC se hacer verdadera, automáticamente asíprevenimos una mayor operación DMA en el canal. SI el bit no estáactivado (0) por lo general es responsabilidad del periférico cesar lasolicitud DMA a fin ter terminar la operación DMA.

Bit 7 (Auto Load): Permite que el Canal 2 sea usado para repetir cadenasde operaciones bloque a bloque, sin la inmediata intervención de softwareentre bloques. Los registros del canal 2 son inicializados como decostumbre para el primer bloque de datos. Los registros del canal 3 sinembargo se utilizan para almacenar los parámetros de re-inicialización debloque. Después el primer bloque del ciclo DMA es ejecutado por el Canal2, los parámetros almacenados en los registros del Canal 3 sontransferidos al canal 2 durante la actualización de ciclo.

Si el bit Auto Load está ajustado (1), inicialmente los parámetros parael Canal 2 son duplicados en el registro del Canal 3 cuando el Canal 2 esprogramado. Esto permite repetir operaciones en bloque para serconfiguradas con la programación de un solo canal.

6. Registro “Status”

Los 8 bits del registro de estado indican que canales han alcanzado unacondición de cuenta terminal e incluye el flag actualizado previamentedescrito (4).

Los estados TC son puestos cuando la salida TC es activada para esecanal. Estos bits permanecen ajustados hasta que el registro de estado esleído o el 8257 reseteado.

Programando y leyendo los registros del 8257

Son 4 pares de registros de canales: cada par consiste en un registro dedirecciones de DMA de 16 bits y un registro Terminal Count de 16 bits, unpar por cada canal. El 8257 incluye 2 registros generales: un registroMode Set de 8 bits y un registro de Status de 8 bits. Los registros soncargados y leídos cuando la CPU ejecuta una instrucción de lectura oescritura, que aborda el dispositivo 8257 y el registro correspondientedentro del 8257.

Los 3 bits de direcciones menos significativas A0-A2 indican el registroespecífico a ser accedido. Cuando se accede a los registros Mode Set oStatus, A0-A2 son todas puestas a cero. Cuando se accede a un registro decanal, el bit A0 diferencia entre el registro de direcciones DMA (A0=0) yel registro Terminal Count (A0=1), mientras que el bit A1 y A2especifican uno de los 4 canales. Porque el registro de canales son 16

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bits, se requieren 2 ciclos de instrucciones de programa para cargar oleer un registro entero. El 8257 contiene un primer/ultimo flip flop quealterna en la terminación de cada operación de programa o de lectura decada canal.

Operación DMA

Internamente el 8257 puede operar a través de 7 estados diferentes. Laduración de cada estado es definida por la entrada de reloj.

Cuando el 8257 no ejecuta un ciclo DMA, está en SI, “estado desocupado”.Un ciclo DMA comienza cuando una o más línea de solicitud DMA (DRQn) seactivan. Si DRQ=1 activa HRQ, para pedir el bus.

El 8257 entonces entra en el estado S0, mandando un HRQ (Hold Request) ala CPU y esperando por tantos estados S0 sean necesarios para que la CPUdevuelva un HLDA (Hold Acknowledge). Por cada estado S0, la línea desolicitud DMA se muestrea de nuevo y la prioridad DMA es resulta (acordecon el esquema de prioridad fija o rotatoria). Cuando el HLDA es recibido(Tiene los Buses), la línea DMA Acknowledge (DACKn) # es activada para lasolicitud de mayor prioridad, seleccionando así ese canal y su periféricopara el ciclo DMA.

El 8257 procede entonces al estado S1. Pone en alta impedancia losamplificadores de buses de la CPU. Activa su 8282, saca la dirección DMAdel canal más prioritario. Activa AEN (Permite el funcionamiento delcircuito) y activa ADSTB (Entrada del reloj de los 8 flips flops).

Procede al estado S2. Activa la línea DACK# de mayor prioridad, desactivaADSTB, pone D0-7 en Alta impedancia y activa la línea de lectura.

Procede al estado S3. Activa la línea de escritura y muestrea READY. SiREADY no está listo, pasa al estado SW (State Wait), donde no saldráhasta que READY esté listo. De donde iría al estado S4.

S4, El dato ha pasado de la memoria al periférico, se ha completado elciclo DMA. Resetea las líneas de control, lectura y escritura. MuestreaHRQ y HLDA, si entra un HRQ y HLDA vuelve al estado S1 (Todavía necesitael bus del sistema), en cambio si entra un HRQ# y HLDA# vuelve al SI (Yano necesita el bus del sistema). Incrementaría DMA Address y Decrementael registro TC.

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Cada ciclo DMA consta de 4 estados, S1, S2, S3, S4.

Durante ciclos DMA de escritura, la salida (I/OR) # es generada alcomienzo del estado S2 y la salida (MEMW) # es generada al comienzo delestado S3.

Durante ciclos DMA de lectura, la salida (MEMR) # es generada alcomienzo del estado S2 y la salida (I/OW) # es generada al comienzo delestado S3.

Las señales de control no escribir o no leer se generan durante losciclos de verificación DMA. WR# extendida para MEM y I/O serán generadasen S2.

Tema 4: Periféricos de entradaUn periférico de entrada, es un dispositivo utilizado para proporcionardatos y señales de control a la CPU de un computador.

TecladoEs un periférico de entrada, en parte inspirado en las máquinas deescribir, que utiliza una disposición de teclas para que actúen comopalancas mecánicas o interruptores electrónicos que envían información ala computadora.

Tipos de Teclas

Teclas mecánicas: Están constituidos por dos piezas metálicas queentran en contacto cuando se aplica una fuerza sobre la tecla, quevuelve a su estado inicial cuando se deja de aplicar la fuerzagracias a un muelle de retorno.

o Bajo Costeo Muchos reboteso Se oxidan y fogueano 10^6 Activaciones

Telas de membrana: Son un tipo especial de teclas mecánicas. Estánformadas por una estructura de tres capas plásticas que seaprovechan para construir el conjunto de teclas que forman elteclado. La capa superior tiene una pista conductora muy delgadaque pasa por debajo de cada fila de teclas. La capa del medio tieneun agujero en la posición de cada tecla. La capa inferior tiene unapista conductora muy delgada por debajo de cada columna de teclas.

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Cuando se presiona una tecla, la línea superior entra en contactocon la inferior a través del agujero de la capa del medio.

o Funcionamiento matricialo Más de 10^6 activacioneso Mandos a distancia, calculadoras.

Teclas capacitivas: Este tipo de teclas aprovecha la variación dela capacidad que se produce cuando al apretar la tecla los doscontactos se acercan. Detectando la variación de capacidad se puededeterminar si la tecla ha sido accionada. Requiere una circuiteríaadicional para convertir el cambio de capacidad en niveles lógicosválidos. Los contactos no se oxidan ni se ensucian, 20*10^6activaciones.

Teclas inductivas: Al presionar una tecla, se hace pasa un imán através de una bobina. Detectando la corriente inducida en la bobinapor el movimiento del imán se puede determinar la tecla accionada.20 * 10^6 Activaciones.

Teclas de efecto hall: Se basan en la detección de movimiento decarga producida por un campo magnético. Cuando se aprieta la tecla,se provoca el movimiento de un cristal semiconductor por un campomagnético, que tiene sus líneas de campo perpendiculares a unacorriente que se hace circular a través del cristal. Amplificandoel pequeño voltaje que se crea en el cristal por el cambio delcampo magnético se puede detectar la activación de la tecla. Estetipo de tecla es muy cara, pero tiene un tiempo de vida grande, delorden de 100 millones de operaciones.

Identificar la tecla pulsada

Para teclados con pocas teclas se pueden hacer directamente a través deun puerto de entrada donde cada línea del puerto detecta el estado de unatecla. Leyendo el puerto de entrada se puede saber el estado de todas lasteclas en aquel momento, de forma simultánea.

Si el número de teclas es mayor que 8, el uso de una línea para cadatecla se hace ineficiente y complica mucho el hardware de la interfaz. Se

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utiliza una estrategia diferente que consiste en formar una matriz deteclas, de forma que cada una tiene un terminal conectado a una fila yotro terminal conecta a una columna de la matriz. La secuencia dedetección seria:

1. Excitar una fila del teclado con un valor lógico determinado.2. Leer el estado de las columnas. Si hay alguna columna activada con

el mismo valor lógico con que se hubiese excitado la fila, la teclasituada en el cruce de la fila y la columna excitadas habrá sidoactivada.

Con esto un teclado de 64 teclas es haría con una matriz de 8x8.

Funcionamiento (Básico)

Al pulsar la tecla, esta genera un pulso eléctrico que viaja a un Chipdenominado microcontrolador, el cual se encarga de determinar que teclafue pulsada.

Una vez determinada la tecla, el microcontrolador genera un códigollamado Scan Code y en caso de varias teclas genera uno denominado BreakCode.

Estos códigos serán manejados por una pequeña aplicación BIOS llamadaadministrador de teclado, la cual compara tales códigos con una tabla ylos envía al microprocesador.

RatónPeriférico de entrada que permite trabajar de forma muy interactiva conel sistema microordenador. Se utiliza para transmitir los movimientos querealiza la mano sobre una superficie plana transformándoles en undesplazamiento de un puntero que aparece en la pantalla del pc.

3 Tipos dependiendo del método que utilicen para detectar el movimiento:

o Mecánicos: Contiene una bola pesada que al moverse por lasuperficie de la mesa, se desplaza de su contenedor. Esta rotación

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es detectada por dos cojinetes pequeños que están en contacto conla bola, que ajustan los valores de unos potenciómetros. El cambio de los valores de los potenciómetros puede estardirectamente relacionado con los cambios de posición de la bola.Los potenciómetros están alineados en direcciones diferentes, loque nos permite detectar movimientos horizontales y verticales.

o Optomecánicos: El movimiento se traduce en señales de dirección através de una combinación de medios ópticos y mecánicos. Laporción óptica incluye pares de diodos emisores de luz (LEDs) ysensores de búsqueda. La parte mecánica consiste en unas ruedasrotatorias dotadas de muescas, similares a las de los tradicionalesmecánicos. Al moverse el mouse, las ruedas giran y la luz d losLEDs pasa a través de las muescas activando un sensor de luz oqueda bloqueada por los componentes solidos de las ruedas. Lospares de sensores detectan estos cambios de luz y los interpretancomo indicadores de movimiento. Dado que los sensores estánligeramente desfasados entre sí, la dirección del movimiento sedetermina averiguando que sensor ha sido el primero en volver aobtener el contacto luminoso.

o Ópticos: No hace uso de la bola para detectar el movimiento. Hay unpar de ventanas en la base del ratón a través de las cuales dosdiodos iluminan la superficie (uno con luz normal y otro con luzinfrarroja) por donde se mueve el ratón. La luz se refleja en dichasuperficie y vuelve a entrar por las ventanas citadas. La detecciónde la luz se hace por medio de dos fotodetectores. La detección delmovimiento se consigue gracias a que las ventanas tienen un pequeñodesplazamiento tanto horizontal como vertical, y ello motiva que seproduzca una pequeña variación en los pulsos generados por lossensores que produce una señal cuadrangular.

o Otra variante del ratón óptico es el denominado ratón intellimouse, quecontiene una pequeña cámara digital y no requiere una alfombrillaespecial. Este ratón incorpora un microprocesador de unos 18 MIPSpara poder tratar las cerca de 1500 fotografías por segundo de lasuperficie que obtiene. Para detectar los movimientos, vacomparando las fotografías obtenidas.

Los ratones ópticos no tienen partes móviles, por lo que son másfiables que los mecánicos, pero por el contrario necesitan unaalmohadilla especial. Los mecánicos tienen la desventaja añadidaque la bola y los rodillos que la acompañan suelen ensuciarse y hayveces en que el movimiento no se transmite correctamente.

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Trackball: El trackball es como un ratón que se ha girado. La bolapesada se mueve dentro de la carcasa estática por la mano, elmovimiento se detecta en la misma forma que en el ratón. El trackballno requiere un espacio adicional para operar y por tanto es undispositivo muy compacto. Es bastante preciso pero es difícil dehacer movimientos largos. Se utiliza bastante en ordenadoresportátiles.

Touchpad: Está formado por una rejilla de dos capas de tiras deelectrodos: una vertical y otra horizontal, separadas por unaislante. El circuito controlador se encarga de medir la capacidadmutua entre cada uno de los electrodos verticales y horizontalescuando un dedo se sitúa cerca de la interacción de los 2electrodos.

JoystickDispositivo de control de dos o tres ejes que se usa en computadores ovideoconsolas, pero también en transbordadores espaciales, aviones decaza o grúas.

Consta de una palanca con una rótula en un extremo, que permite efectuarrotaciones. La orientación de la placa es detectada por dos medidoresangulares perpendiculares, siendo enviada esta información al ordenador.Un programa adecuado convertirá los ángulos de orientación de la palancaen desplazamientos del cursor sobre la misma.

Se suele diferenciar entre joysticks digitales (que leen cuatrointerruptores encendido/apagado en cruceta situada en la base más suscombinaciones y los botones de acción) y los analógicos (que usanpotenciómetros para leer continuamente el estado de cada eje, y además debotones de acción pueden incorporar controles deslizantes), siendo estosúltimos más precisos.

Joystick Analógico: Se necesitan 2 potenciómetros, uno para ladirección X y otro para la dirección Y, que dependiendo de laposición de la palanca de control producen un cambio en la tensióna controlar.

Joystick Digital: Los movimientos son definidos por el software decontrol que incluirá el dispositivo en cuestión.

Joystick Mecánico: Se cortocircuitan una serie de contactoselectrónicos que se conectan a través de buffers tris-estado a unpuerto paralelo. Cada contacto proporciona información delmovimiento en una determinada dirección.

Scanner

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Dispositivo de entrada que toma sus entradas de forma gráfica. La imagenes digitalizada y convertida a un mapa de bits que se almacena para suposterior procesamiento.

El scanner convierte la luz en datos digitales. Todos usan el mismoprincipio de reflexión: la imagen se coloca debajo del cabezal lector(una fuente de luz y un sensor que mide la cantidad de luz reflejada).Después la información analógica se convierte en digital utilizando unCAD.

El sensor de luz suele ser un dispositivo CCD (Charge Coupled Device) queconvierte la intensidad de luz en un voltaje proporcional. El cabezalmonta una tira con miles de estos elementos. El scanner emite luz sobretres filtros (RGB) y la luz reflejada en el documento a digitalizar esdirigida hacia la tira de sensores por medio de un sistema de espejos ylentes. El CCD actúa como un fotómetro que produje un voltaje queposteriormente se convierte en información digital.

Principales Características:

Método de Barrido: Barrido entrelazado (CCD) y Barrido Progresivo(CCD como CMOS)

3 Tipos: Escáner con alimentación de hoja (Cilindros mecánicos) Escáner de sobremesa (Se desplaza la cabeza) Escáner de mano.

Magnitud de la ventana de barrido Color: Los scanner a color usan 3 fuentes de luz para cada uno de

los colores primarios. Necesitando tres pasadas al documento,mientras que algunos usan un único tubo fluorescente y tres CCD’spor pixel que filtran la luz, digitalizando la imagen en una solapasada.

Profundidad de bit: Indica la cantidad de información que puederecogerse por punto digitalizado.

Resolución óptica: Mide el grado de detalle que el escáner es capazde distinguir. Se mide en puntos por pulgada y se necesita undispositivo CCD por cada punto.

Interfaces de conexión: Se trata del conector del scanner:FireWire, USB, Puerto paralelo, SCSI.

Software

El OCR es el proceso que analiza los caracteres impresos y determina suforma utilizando patrones de oscuros y claros. Una vez que el escáner hadeterminado las formas, estas se comparan con conjuntos de caracterespara traducirlas a texto.

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Tableta DigitalizadoraPeriférico de entrada que permite al usuario introducir gráficos odibujos a mano. Posee una superficie lisa y un puntero que puede serdesplazado por dicha superficie. El dispositivo genera las coordenadas XYdel puntero móvil en el tablero (2D) o incluso las XYZ en el espacio(3D). La imagen no aparece en la tableta sino que se muestra en lapantalla del ordenador.

Uso: Ampliamente para crear gráficos por ordenador en 2D.

Accesorios:

Borrador: Incorporado en la parte superior del lápiz. Ratón: Pueden ser usando en modo “absoluto” o “relativo”. Cursor: Como el ratón, con la diferencia que incluye un parte

transparente de plástico con graduación similar a la de una regla. Aerógrafo: Genera un fino roció de tinte que sirve para recubrir

superficies pequeñas. Pantalla: Tableta con un panel LCD incorporado, permitiendo dibujar

directamente.

Existen distintos métodos para determinar la posición del puntero:

Métodos Mecánicos: En los que el puntero esta físicamente conectadoa los sensores por un procedimiento semejante al de un plotter.Estos sensores son capaces de determinar las distancias en el planopor el giro de unas ruedas solidarias con los brazos móviles. Sonincomodas de usar.

Métodos Electrónicos: En los que el puntero tiene movimiento libre,permitiendo más comodidad. Para la detección de su posición existendistintas técnicas, entre las que destacan las mesaselectroacústicas y los lápices acústicos.

o Mesas electroacústicas: Se emiten ondas de superficie por lamesa, estando dotado el lápiz de un sensor que, al estarapoyado sobre ella, detecta el paso de estas ondas.

o Lápiz acústico: Emite una señal acústica que es detectada pordos o tres sensores de tipo micrófono de barra,perpendiculares entre sí, lo que permite detectar suscoordenadas.

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Pantalla táctilPermiten al usuario apuntar y seleccionar objetos en la pantallautilizando el dedo, y por tanto son mucho más directas que el ratón.

Tecnologías:

Infrarroja: Pares de emisores (LED) y detectores(Fototransistores). Muy económica, poco efectiva en pantallascurvas y muy afecta por factores ambientales. En desuso.

Resistiva: Las pantallas están formadas por dos capas. Cuandopresionamos entran en contacto y se produce un cambio de corrienteeléctrica y se detecta la pulsación. Buena resistencia a factoresambientales. Pero a costa de reducción de brillo. Puede usarse conlos dedos o un stylus.

Capacitivas: Al pulsar variamos la capacidad de los condensadores.Solo se pueden manejar mediante el dedo Pueden detectar pulsacionessimultaneas. Basta con deslizar el dedo para controlar la pantalla.

Acústica (SAW): Emisión y recepción de ondas acústicas(Ultrasonidos).

De señal dispersiva: DST, detecta vibraciones en el substrato.

Características:

Transparencia de la placa: 90%– 95% Resolución: 1cm cuadrado. Velocidad de adquisición de datos: 10-100 adquisiciones por

segundo.

DatamatrixEs un nuevo sistema industrial de codificación bidimensional que permitela generación de un gran volumen de información en un formato muyreducido, con una alta fiabilidad de lectura gracias a sus sistemas deinformación redundante y corrección de errores (legible hasta con un 20%-30% dañado). Además no es necesario un alto contraste para reconocer elcódigo. El código está formado por celdas de color blanco y negro que

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forman una figura cuadrada o rectangular. Cada una de esas celdasrepresenta un bit de información. La información puede estar codificadacomo texto o datos en bruto.

Código QR (Quick Response)Es un módulo útil para almacenar información en una matriz de puntos. Secaracteriza por los tres cuadrados que se encuentran en las esquinas yque permiten detectar la posición del código al lector. Los códigos QRson muy comunes en Japón y de hecho son el código bidimensional máspopular en ese país.

RFIDEs un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remotos que usadispositivos denominados etiquetas o tags RFID. El propósito fundamentales transmitir la identidad de un objeto mediante ondas de radio.

Las etiquetas RFID son unos dispositivos pequeños, similares a unapegatina que pueden ser adheridas o incorporadas a un producto, un animalo una persona. Contiene antenas para permitirles recibir y responder apeticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID. No requierevisión directa entre emisor y receptor.

Etiquetas pasivas: No poseen alimentación eléctrica. Reciben laenergía de por los lectores.

Etiquetas activas: Poseen su propia fuente autónoma de energía, sonmás fiables.

Tema 5: Periféricos de salidaSistemas de visualización El TRC (Cathode Ray Tube) El tubo de rayos catódicos, es una tecnología que permitevisualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos constantedirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fosforo yplomo. El fosforo permite reproducir la imagen proveniente del haz

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de rayos catódicos, mientras que el pomo bloquea los rayos X paraproteger al usuario de las radicaciones. Se emplea en monitores ytelevisores.

El funcionamiento del CRT monocromo consiste en la emisión de unhaz de electrones de intensidad variable, reflectado en dosdirecciones espaciales perpendiculares entre si y al haz medianteun campo magnético generado por unas bobinas que rodean al eje delhaz.

La deflexión permite que el haz alcance cualquier punto de unapantalla, perpendicular a su trayectoria, que esta revestida de unmaterial fosforescente, sensible al impacto de dicho haz, siendoel grado de iluminación proporcional a la intensidad del mismo.

En caso de un monitor a color se tienen tres haces de electrones,constando de cada pixel una triada de puntos luminiscentes rojo, verde yazul sobre el fósforo de la pantalla. Mediante una máscara se consigueque cada haz ilumine sólo los puntos correspondientes a un colorprimario.

La mezcla de los distintos grados de brillo de cada color primario encada pixel produce el efecto de color.

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Un monitor de un pc difiere de un monitor de TV doméstico en que lasseñales de color y temporización, producidas por el adaptador de video,van por separado.

Los monitores son dispositivos de barrido por traza (raster scan). Laimagen consta de un grupo de líneas horizontales (raster), cada una deellas compuesta por un número determinado de píxeles. La imagen sobre lapantalla se formará al barrer el haz toda su superficie de una formasistemática.

El adaptador de vídeo modulará la intensidad del haz en cada punto enfunción de la información a presentar, además de generar las señales desincronismo adecuadas. Esto diferencia a un monitor de un barrido portraza de un monitor vectorial, en el que se manipula el haz para formardirectamente los gráficos o caracteres deseados sobre la pantalla (Endesuso).

Principales características de un Monitor Tecnología:

o CRT (Tubo de rayos catódicos)o LCD (Liquid Crystal Display): Es una pantalla delgada y plana

formada por un un número de píxeles en color o monocromoscolocados delante de una fuente de luz o reflectora.

o TFT (Thin Film Transistor): Es una variante de pantalla LCDque usa tecnología de transistor de película delgada (TFT)para mejorar su calidad de imagen. Los TFT proporcionan a cadapixel su propio transistor conmutador, esto permite controlara cada pixel por separado.

o PLA (Nadie sabe que es ni porque está aquí) o OLED (Organic Light-Emitting Diode): Es un diodo que se basa

en una capa electroluminiscente formada por una película decomponentes orgánicos que reaccionan, a una determinadaestimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por símismos.

Pulgadas: Es en lo que se mide el tamaño de un monitor (la diagonaldel monitor), y nos indica el tamaño visible del tubo de imagen. 1pulgada son 2,54 cm.

Deflexión: Solo en monitores CRT, cuanto mayor es más plana puedeser la pantalla del tubo y menos distorsión habrá en los bordes.

Entrelazado: Dos modos entrelazado y no entrelazado: o Entrelazado: La tarjeta gráfica redibuja de una pasada las

líneas impares y en las siguientes las líneas pares. Este modoya no se utiliza.

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o No Entrelazado: Consiste en redibujar todas las líneas de lapantalla en cada pasada, pero para que la imagen no muestre unleve parpadeo, este redibujado debe hacerse a una velocidadmínima de 75 veces por segundo (75Hz).

Cromaticidad:o AMB (Ambar)o VER (Verdes)o B/N (Blanco y Negro Mix Volumen 2)o COL (Color)

Resolución máxima: Es el número máximo de píxeles que pueden sermostrados en cada dimensión, es representada en filas por columnas.A mayor número de pixeles mayor es la definición y el nivel dedetalle de las imágenes presentadas.

Compatibilidad: Determina la posible interconexión del monitor conel equipo.

Tamaño de punto: Es la distancia existente entre dos puntosadyacentes. Cuanto menor sea esa distancia mejor definición tendrála imagen. Hoy en día es de 0,21 mm más o menos.

Señal de entrada: Determina el sistema de transmisión de la señalde video.

o Video Compuesto: Señal + Sincronismoo Video Analógico: Señal y Sincronismo separadoso Video Digital: Pasar la señal de entrada de paralelo a serie y

transmitirlo con un reloj (HDMI y DVI).

Multifrecuencia: Puede adaptarse a las frecuencias de videogeneradas por diversas tarjetas gráficas.

Baja radiación: Filtros.

Control digital de imagen: Ajuste de la imagen según el formatográfico elegido.

El Controlador Programable CRT (Obsoleto) Formatos de pantalla y caracteres programables. Capacidad gráfica

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4 Tipos de control de cursor Detección y registro de lápiz óptico. DMA programable en modo ráfaga

Diagrama de bloques

Data Bus Buffer (Buffer de bus de datos)

Estos 3 estados, bidireccionales, con 8 bits de buffer son usados parainterconectar el 8275 con el bus de datos del Sistema.

Este bloque funcional acepta entradas desde el System Control Bus ygenera señales de control para las todas las operaciones de dispositivos.El DMA escribe aquí.

Read/Write/DMA control logic

RD#: Entrada por baja al 8275. Informa al 8275 que la CPU está leyendodatos o información de estado desde el 8275. Lo maneja la CPU.

WR#: Entrada por baja al 8275. Informa al 8275 que la CPU estáescribiendo datos o palabras de control en el 8275. La CPU escribe y elDMA también.

DRQ (DMA Request): Salida por alta del 8275, que informa al ControladorDMA que el 8275 desea una transferencia DMA. (Es una entrada al DMA).

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DACK# (DMA Acknowledge): Entrada por baja al 8275 que le informa que unciclo DMA está en progreso.

IRQ (Interrupt Request): Salida por alta del 8275 que informa a la CPUque este desea un servicio de interrupción.

Character Counter (Contador de caracteres)

Es un contador programable que se utiliza para determinar el número decaracteres a mostrar por fila y longitud del intervalo de retornohorizontal. Entrada CCLK (Reloj de caracteres).

Line Counter (Contador de línea)

Contador programable que se utiliza para determinar el número de líneashorizontales (barridos) por fila de caracteres. Sus salidas sonutilizadas para abordar el generador de caracteres externos ROM.

Row Counter (Contador de fila)

Es un contador programable que se utiliza para determinar el número defilas de caracteres que se mostrara por cuadro y longitud del intervalode retorno vertical.

Light Pen Registers (Registros de lápiz óptico)

Son 2 registros que almacenan el contenido de los contadores decaracteres y el contador de fila cuando se produce un flanco ascendenteen la entrada LPEN (Light pen). Se requiere corrección por software.

Raster Timing and Video Controls (Sincronización de trama y controles devídeo)

HRTC (Retorno Horizontal) y VRTC (Retorno Vertical)

Row Buffers (Buffers de fila)

Son dos buffers de 80 caracteres. Ellos son rellenados desde la memoriadel sistema microordenador con los códigos de caracteres que semostrarán. Mientras un buffer de fila está mostrando una fila decaracteres, el otro está siendo llenado con la siguiente fila decaracteres. El número de caracteres a mostrar por fila y el número defilas de caracteres por cuadro son programables por software.

Buffer Input/Output Controllers (Controlador de entrada/salida delbuffer)

Decodifica los caracteres que se colocan en los buffers de fila.

Display ROW Buffering

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Antes del comienzo de una trama, el 8275 solicita DMA y un buffer de filaes llenado con caracteres.

Cuando el primer barrido horizontal ha comenzado, códigos de caráctersalen para el generador de caracteres desde el buffer de fila llenado.Simultáneamente, DMA comienza a llenar el otro buffer de fila con lasiguiente fila de caracteres.

Display Format

El 8275 puede ser programado para generar desde 1 a 80 caracteres porfila, y desde 1 a 64 filas por cuadro.

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Screen Format

El 8275 puede también ser programado para filas alternas en blanco. Eneste modo, la primera fila es mostrada, la segunda blanqueada, la terceramostrada, etc. El DMA no es requerido para el blanqueo de filas.

Blank Alternate Rows Mode

Row format: El número de líneas (Barrido horizontal) por filas decaracteres es programable de 1 a 16.

Dot Format: Ancho de punto y ancho de carácter dependen de lasincronización externa y el circuito de control. Ancho de punto es unafunción de la frecuencia de reloj de punto.

Visual Attributes and Special Codes

Los caracteres procesados por el 8275 son 8 bits de cantidad. La salidade código de carácter proviene del generador de caracteres con 7 bits dedirecciones. El bit más significativo es un bit extra y es usado paradeterminar si está en visualización normal MSB=0 o si está en CódigoEspecial de Visualización de Atributos MSB=1.

Estos son dos tipos de código de atributos visuales: Atributos decarácter y Atributos de campo.

Código de atributos de carácter: Son códigos que pueden ser usados paragenerar símbolos gráficos sin usar el generador de caracteres. Pueden serprogramados para parpadear o destacar individualmente.

Códigos especiales: Son 4 códigos especiales válidos para ayudar a reducir memoria, software, o sobrecarga DMA.

Field Attributes:

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Cursor Timing

La localización del cursor es determinada por un registro de fila delcursor y un registro de posición del carácter el cual es cargado por uncomando del controlador. El cursor puede ser programado para aparecer enla pantalla como:

1. A blinking underline (Subrayado parpadeante)2. A blinking reverse video block (Parpadeo de bloque de video

inverso)3. A non-blinking underline (No Subrayado parpadeante)4. A non-blinking reverse video block (No Parpadeo de bloque de video

inverso)

Light Pen Detection

Un lápiz óptico consiste en un micro interruptor y un pequeño sensor deluz. Cuando el lápiz óptico es presionado contra la pantalla CRT el microinterruptor activa el sensor de luz. Cuando el barrido de trama alcanzael sensor de luz, se activa la salida del lápiz óptico.

Si la salida del lápiz óptico se presenta a la entrada LPEN del 8275, lascoordenadas de fila y carácter de posición se almacenan en un par deregistros. Estos registros pueden ser leídos por comando.

Devide Programming

El 8275 tiene 2 registros de programación, el Registro de Comando (CREG)y el Registro de Parámetro (PREG). El 8275 espera a recibir un comando yuna secuencia de 0 a 4 parámetros, dependiendo del comando.

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Tarjetas Controladoras deVídeoSe considera como una interfaz desalida de datos.

Se dispondrá de una memoria derefresco generalmente VRAM quealmacena la información que

va a ser representada por pantalla.Esta RAM puede direccionarse desde laCPU. Las VRAM son chips de memoria dedoble puerto, que permiten alprocesador transferir datos a lamemoria, mientras simultáneamente la tarjeta de vídeo transfiereinformación de la memoria al monitor.

El controlador de CRT, se encargara de actualizar la informaciónpresentada en la pantalla continuamente con los contenidos de la VRAM,con objeto de producir

la apariencia de una imagen estable.

El generador de caracteres es una memoria ROM que permite ladecodificación de los códigos ASCII de la VRAM en los patrones de puntosque forman los caracteres en la pantalla.

Toda la información se enviara al monitor a través del generadorcontrolador de señales.

En modo gráfico el generador de caracteres y el controlador CRT no tienensentido.

VGA (Adaptador Gráfico de Vídeo): 2 modos: Texto y Gráfico.

AGP (Accelerated Graphics Port) Es una especificación de bus que proporciona una conexión directa entreel adaptador gráfico y la memoria. Es un puerto desarrollado por Intelcomo solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetasgráficas que usaban el bus PCI.

Textura: Cualquier característica de un punto utilizando únicamenteinformación local de ese punto. Permite representar detalles sobre la

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superficie de un objeto como los nodos de madera o la rugosidad de lapiel.

Mapa de Textura: Pixels en 3D.

Problemas de la generación de gráficas 3D:

Lectura de mapas de texturas de disco duro e instalar en la memoriaprincipal.

Cuando desea aparecer en escena, la textura se traslada a la CPU,esta realiza operaciones de transformación para definir el tamaño,posición, iluminación de la textura en la escena. Después sedevuelve a memoria principal.

EL procesador de la tarjeta gráfica lee la textura transformada yla lleva a la memoria gráfica, mediante el bus PCI.

Esto provoca que el PCI se convierta en un cuello de botella.

AGP tiene un bus de datos de 32 bits.

Rendimiento de AGP 1x

La velocidad del bus es de 66 Mhz con una tasa de transferencia de266MB/s.

Rendimiento de AGP 2x

La velocidad del bus es de 133 Mhz con una tasa de transferencia de532MB/s.

Rendimiento de AGP 4x

La velocidad del bus es de 266 Mhz con una tasa de transferencia de1GB/s.

Rendimiento de AGP 8x

La velocidad del bus es de 533 Mhz con una tasa de transferencia de2GB/s.

Nuestras gráficas ya no se conectan al puerto AGP ahora se usa el PCIexpress.

LCD (Visualizadores de cristal líquido)

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El cristal líquido de tipo twisted nematic se basa en la regulación delpaso de luz polarizada mediante cristal líquido sometido a una tensióneléctrica.

El cristal líquido es una estructura cuyas moléculas están ordenadas enunas determinadas direcciones, generalmente es sólida, pero tambiénexisten estructuras en estado líquido. No emite luz, la absorbe.

Las moléculas son delgadas y alargadas y son polares. Pueden orientarse.

Características de una pantalla LCD

Dimensiones geométricas: El tamaño de un panel LCD se mide a lolargo de su diagonal, generalmente expresado en pulgadas(coloquialmente llamada área de visualización activa).

Resolución: Las dimensiones horizontal y vertical son expresadas enpíxeles. Las pantallas HD tienen una resolución nativa desde1280x720 píxeles (720p) hasta 1920x1080 píxeles (1080p).

Factor de contraste: Relación entre el nivel de brillo de unsegmento seleccionado y otro no seleccionado. Se mide en luminerscuanto mayor sea mejor. La relación entre la intensidad másbrillante y la más oscura.

Ángulo de visión: Es el máximo ángulo en el que un usuario puedemirar el LCD, estando desplazado de su centro, sin que se pierdacalidad de visión. Las nuevas pantallas vienen con un ángulo devisión de 178 grados.

Consumo: Pequeño respecto al CRT y Plasma.

Tiempo de respuesta: Suma de tiempos que tarda un pixel de pasar denegro a blanco o viceversa. Nos movemos entre 5 y 25ms. Si eselevado vemos estelas borrosas.

B/N o color.

La matriz activa está dirigida a dispositivos con un mayor brillo ytamaño que a los que se dirige la matriz pasiva (dirigida a dispositivosde pequeño tamaño, y, en general, que tienen tiempos de respuesta máspequeños, produciendo imágenes mucho mejores).

Matriz Pasiva: La carga de los transistores determina el giro del cristaly por tanto la cantidad de luz que pasa a través de los filtros de lapantalla. Cada pixel no tiene un transistor dedicado.

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Matriz Activa: Cada pixel tiene 3 transistores dedicados uno para cadacolor.

Funcionamiento

A: Fuente de luz que vibra en todas las direcciones. B: Filtro polarizado. C: Etapa de control de la tarjeta de video, en cada

celda dependiendo de la corriente aplicada gira en un entre 0 y 90º dejando pasar más o menos luz, (0 nada) (90 toda).

D: Filtro de color: RGB. E: Filtro polarizado

PDP (Visualizadores de Panel de Plasma) El principio de funcionamiento de una pantalla de plasma consiste eniluminar pequeñas luces fluorescentes de colores para conformar unaimagen. Las pantallas de plasma funcionan como las lámparasfluorescentes, en que cada pixel es semejante a un pequeño fococoloreado.

Cada uno de los píxeles que integran la pantalla está formado por unapequeña celda estanca que contiene un gas inerte. Al aplicar unadiferencia de potencial entre los electrodos de la celda, dicho gas pasaal estado de plasma.

El gas así cargado emite radiación ultravioleta (UV) que golpea y excitael material fosforescente que recubre el interior de la celda. Cuando elmaterial fosforescente regresa a su estado energético natural, emite luzvisible.

Ventajas

Excelente brillo Alta resolución Amplio ángulo de visión No contiene mercurio Tamaño de pantalla elevado

Desventajas

Vida útil corta Consumo de electricidad elevado Poca pureza del color Emisión de calor alta Se producen descargas gaseosas.

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LA IMPRESORALas impresoras son dispositivos de salida que escriben la informaciónsobre papel. Permiten la impresión de información sobre un soporte deescritura permanente, el papel.

Clasificación según el mecanismo de impresión

De impacto. Si el mecanismo de impresión golpea o roza el papel. De no impacto. Si no existe contacto entre la cabeza de impresión y

el papel.

Clasificación según la tecnología

De impactoo De cilindroo De bolao De margaritao De agujas, o también denominadas de matriz de puntos

De no impactoo Térmicas (Usan papel termosensible e imprimen por

calentamiento)o De inyección (Económicas y de buena calidad aunque lentas)

De inyección de tinta De burbuja

o Impresora Láser (Alta calidad con buena velocidad)o Xerográficaso Magnetograficaso Electrosensibleso Por sublimacióno 3D

Texto / Gráfico

Texto: Si el PC manda a la impresora caracteres en código ASCII, sila impresora solo sabe reconocerlos, no los procesa.

Gráfico: La impresora es capaz de procesar esos caracteres o capazde reconocer un Bit Map.

Calidad de presentación

Letter (carta) Draft (borrador)

Resolución

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Expresada en dpi (puntos por pulgada), significa la nitidez deltexto impreso. Si es grande calidad fotográfica.

Velocidad de escritura

Antiguamente expresada en caracteres por segundo (cps). Ahora seexpresa en páginas por minuto (ppm), representa la capacidad de laimpresora para imprimir un gran número de páginas. Diferentesvelocidades para color y monocromo.

Alimentación del papel

El método para cargar el papel en la impresora. (Hoy en día todosson automáticos)

o Por friccióno Por tracción

Formato y orientación del papel

Según su tamaño, la impresora puede aceptar documentos dediferentes formatos, por lo general el A4. Y en horizontal overtical.

Número de copias (Solo impacto)

Tamaño de buffer de impresión

La cantidad de memoria que le permite a la impresora almacenartrabajos de impresión. Cuanto más grande sea la memoria, más largapodrá ser la cola de la impresión.

Tipo de interface

Como se conecta la impresora al equipo: Las principales son:o Paralelo (EPP)o Serie (RS 232 C)o USBo Infrarrojos (IrDA)o Bluetooth o Wifio Red

Formato de letra

Tipo de letra que es capaz de imprimir

LAS IMPRESORAS de IMPACTOLa impresora de impacto es ahora difíciles de encontrar. Eran muyruidosas debido a que para imprimir debían golpear el papel usando unacinta impregnada en tinta.

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Impresoras de cilindro (Teletipos y máquinas de escribir) (10 cps)o En cada banda hay un conjunto de caracteres en relieve. Cuando

imprime debe: Mover el carro hasta donde debe imprimir Enfrentar el cilindro al papel Sube o baja el cilindro para seleccionar el carácter. Golpea con el martillo al cilindro y así se imprime un

carácter.

Impresoras de bola (Teletipos y máquinas de escribir) (15cps)o Diseño alternativo de la de cilindro. El acarreo del papel

permanece estacionario, mientras que la cabeza se mueve através de la página Los elementos a escribir están sobre unacabeza de superficie esférica que se rota e inclina parallevar el carácter requerido a la posición de la impresión.

Impresoras de Margarita (Máquinas de escribir) (80cps)o Todos los caracteres están sobre un tambor que rota, y un

pequeño martillo golpea en cada momento el carácter que sequiere imprimir, usando una cinta con tinta que se interponedelante del papel. Se pueden cambiar las fuentes de impresióncambiando físicamente la rueda de impresión. Diseñadas paraimprimir 96 caracteres (ASCII completo menos los de control),incluyendo mayúsculas.

Impresoras Matriciales (30-300 cps)o Percuten individualmente sobre una cinta entintada que marca

el papel. Suele ser de 9,8 o 24 agujas. Son las más ruidosas ymecánicamente las más delicadas.

o Todavía se siguen usando y es debido a que se basan en lapercusión, lo que permite utilizarlas para los impresosmúltiples y además poseen un bajo mantenimiento.

o Forma los caracteres uno a uno basándose en puntos impresos através de la cinta entintada por unos punzones redondeadosactivados por electroimanes. Cada vez que se desee que unaaguja golpee el papel, hay que activar un cierto voltaje sobreel electroimán que hará moverse la aguja hacia el papel.Permite imprimir gráficos.

LAS IMPRESORAS de NO IMPACTO Térmicas

o Utilizando papel termosensible y agujas de impresión porcalentamiento. Son silenciosas, pero poco utilizadas en un pcdado que el papel térmico es caro y poco estable.

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o El principio de funcionamiento de estas impresoras es similaral de agujas, la única diferencia es que en lugar de percutirsobre una cinta entintada, las agujas están calientes ypercuten sobre un papel sensible al calor.

o Se emplean en la impresión de códigos de barras, etiquetas ycajeros.

o La tinta no es permanente.

De inyección de tintao Hoy en día son tan usadas que su tecnología es buena y su

precio muy asequible. Permite obtener resultados de grancalidad, tanto gráficos como en texto, a un preciorelativamente bajo.

o Su funcionamiento se basa en la expulsión de gotas de tintalíquida a través de unos inyectores que impactan en el papelformando los puntos necesarios para la realización de gráficosy texto.

o La impresión se realiza mediante la aplicación de una cargaeléctrica mediante un cristal piezoeléctrico, que hace saltaruna minúscula gota de tinta por cada inyector, sin necesidadde impacto. Un material se llama piezoeléctrico si alaplicarle cierta presión sobre él, es capaz de producir unacorriente eléctrica. Y además cumple la propiedad inversa.

o Al cambiar la tinta también cambiamos la cabeza. Tinta carao Resolución de hasta 1400ppp

De inyección (Burbuja)o Similar a la de inyección de tinta, con la diferencia que en

estas impresoras la gota de tinta se controla por mediostérmicos. Un pequeño calentador en el tubo capilar de lacabeza de impresión vaporiza un poco la tinta produciendo unaburbuja de gas. La presión que se produce al expandirse dentrodel tubo empuja una gota de tinta hacia el papel. El vacíocreado en el capilar es llenado por una nueva gota de tinta.

o Velocidad de 3 a 4 ppm en color y de 4 a 8 en b/n. o Resolución cercana a las 1200ppp

Lasero Impresora electro-fotográfica que gozan de gran difusión por

su versatilidad, la calidad de su impresión, su velocidad y subajo nivel de ruido.

o Constan de un tambor giratorio de aluminio, que estárecubierto de Selenio y suele ser del mismo ancho que el papely de diámetro adecuado para que la longitud de la hojacoincida con su superficie lateral. Esta superficie sensible ala carga eléctrica, permite ser cargada con electricidad

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estática. Un haz láser no móvil, modulado en intensidad segúnla información a presentar, puede barrer toda la anchura deltambor mediante un sistema óptico.

o El propio giro del tambor permitirá que el haz alcance a todoslos puntos de su superficie.

o El tambor se expone a un polvo tóner, sensible a la cargaeléctrica, que se adhiere a las zonas del tambor cargadasestáticamente. Este tóner pasa al papel al aproximar estesobre el tambor, siendo fijado mediante calor, generado poruna unidad térmica.

o Dado que no todas las partículas tóner pasan al papel, selimpia el tóner restante mediante un filtro micrónico, ademásde eliminar la carga residual.

o Para generar la señal que modula la intensidad delláser, hay que realizar previamente la operación deformado de la imagen, traduciendo el texto y las ordenesgráficas, enviadas por el pc, en una matriz de bits, quedetermina la intensidad del haz láser en cada punto dela página.

o Velocidades muy altas, de 16-40 ppm. Resoluciones de1200ppp

o Las láser a color no han sido bien desarrolladas hastael momento.

Xerográficaso Tambor fotoconductor -> sensible a la luz.

Magnetográficas o El tambor está recubierto por una capa magnetizable como los

discos magnéticos y la información se escribe sobre él por una

cabeza magnética al igual que en los discos. El tóner en polvoseco, es magnetizable y es atraído a la superficie.

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Electrosensibles Por sublimación

o Utilizan calor para transferir la tinta al medio. o Utilizan una tinta que contiene los 4 colores CMYKo Los colores se imprimen mediante la aplicación del calor, la

tinta pasa de estado sólido a gaseoso sin pasar por el líquido. El funcionamiento se basa pues en vaporizar y fundir tintes que son absorbidos por un papel que ha recibido tratamiento especial.

o Calidad muy alta. o Podemos imprimir sobre una gran variedad de soportes. o Son muy caras.

PLOTTER (Cae fijo) Dispositivo periférico de salida que realizan dibujos sobre un

papel. Tienen gran importancia ya que con ellos se obtienendirectamente del ordenador salidas en forma de planos, mapas,gráficos e imágenes en general. Destinados para proyectos dearquitectura o ingeniería, suele trabajar con DIN-A1 o superior.Convierte la información digital en movimientos mecánicos ->Conversor D/A.

Principales características

Tamaño: Tamaño de impresión del plotter. A0-A4. Método de arrastre de papel:

o Horizontal o de Plataforma: Utilizan una hoja de papel apoyada sobre una superficie

plana horizontal mientras que la pluma se mueveautomáticamente y libremente sobre ella, gracias a doscarriles paralelos sobre los que se dispone un puenteque incorpora el cabezal (retráctil) donde se alojan lasplumillas, móvil según la direcciona perpendicular a lade los carriles.

Produce dibujos más nítidos que el de tambor vertical, yadmite hojas de otros tipos de materiales.

o De rodillo o Tambor vertical Posen un rollo de papel que está continuamente

enrollándose o desenrollándose sobre un tambor

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rotatorio, en secuencia con el movimiento de la pluma.El papel puede ser continuo o una simple hoja unida auna cinta en movimiento que pasa alrededor del tambor.

Este tipo de plotters es normalmente más rápido, másbarato y ocupa menos espacio que el plotter deplataforma.

Realiza dibujos de gran longitud, normalmente para hojasA0.

Tecnología de trazado y tipo de papel:o Escritura directa

Plumilla de tinta, rotuladas o inyección, bajo la cabezadonde tiene que dibujar. (Hoy se usa una cabeza deinyección de tinta).

Plotter de inyección: Crea imágenes formando finos puntos. La cabeza

consta de un carro que contiene los inyectores.Cada inyector forma un tono de color primario.

o Electroestáticos No se dibujan líneas visibles, si no que cambia el

potencial que tiene según se mueve. Disponen de un rodillo de papel especial que pasa a

través de una cabeza de escritura que contiene cientosde diminutos electrodos dispuestos en forma de regletadelgada.

El dibujo se forma cuando los diminutos electrodos creandiminutos puntos cuando pasa a través de un baño detóner.

o Térmicos Similar a los electroestáticos, tienen un papel

especial. o Otros

Grabados sobre el metal, punza.

Monocromo o color:o Se le puede poner 2 o 3 cabezas uno con cada color. o Se le pueden colocar varias plumillas de colores.o Ahora en la cabeza inyectora están la negra y 3 colores.

Resolución:o Mínimo grosor de la línea (0,025mm)

Precisión:o Capacidad de dibujar un gráfico sin errores.

Velocidad de dibujo:

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o (600mm/s). A mayor velocidad menos precisión.

Interface:o Bus serie

Software de trabajo:o Drivers

Servomotores y Motores Paso a Paso (Cae fijo)Controlan la trayectoria y posicionamiento de una máquina herramienta,robot o partes mecánicas de algunos dispositivos periféricos.

Sus principales características son:

Velocidad constante Doble sentido de giro Posicionamiento preciso

Los dos tienen estas 3 características pero unos son mejores en unas queen otras.

Paso a paso: o Doble sentido de giro o Posicionamiento preciso

Servomotores (ver más en el libro)Son dispositivos electromecánicos de corriente continua utilizadosprincipalmente en robótica y modelismo que pueden ser controladosdigitalmente. Su excitación se realiza con pulsos modulados en anchuraPWM.Lo que controlamos es el valor eficaz de la tensión que le estamosaplicando en cada pulso, por lo que estamos variando la potencia, cuantomás ancho sea el pulso más velocidad.

La forma de obtener la velocidad y posición puede realizarse por 3procedimientos:

Codificador óptico Codificador a reluctancia Codificador a banda magnética

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Motores paso a paso (PAP)Dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsoseléctricos en desplazamientos angulares discretos, están diseñados paragirar un determinado ángulo en función de las señales eléctricas que sele apliquen en sus terminales de control.

Es idóneo cuando se requiere un control preciso y rápido, y la potenciadel motor no sea elevada. Su control no requiere codificación nirealimentación.

Funcionamiento:

El rotor es un imán que tiene dos polos N y S. A y B son dos electroimanes y podemos cambiarles el polo a N o

S. El rotor no cambia la posición y está alineado con los

electroimanes. Al modificar la corriente de los 2 electroimanes y cambiar sus

polos el rotor girara un ángulo, y puede girar en cualquiersentido.

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Para el control de este tipo de motor, se establece el principio dePuente H, Si se activa T1 y T4 permiten la alimentación en unsentido pero si podemos cambiar el sentido de la alimentaciónactivando T2 y T3. Así cambiamos el sentido de la corriente.

Características

Vida larga Posicionamiento preciso Funcionamiento bidireccional Velocidad elevada de repuesta

Aplicaciones

Impresoras Plotters Robots

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