Clase 2 Introduccion a Los Microcontroladores FJ11

INTRODUCCIÓN A LOS

MICROCONTROLADORES

MICROPROCESADORES I

Introducción a los Microcontroladores

Introducción

Arquitectura

Memoria

I/O

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Introducción

Uso de los microcontroladores

Microondas, Lavarropas, Televisores, ...

Automóviles, aviones, barcos

Teléfonos

Automatización industrial

Pequeños dispositivos ad-hoc

...

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Introducción

Ejemplo. Se quiere:

Leer periódicamente una temperatura

Prender y apagar un calefactor

Mostrar en un display la temperatura

Permitir al usuario ajustar la temperatura

Posibilidad de actualizar la funcionalidad con un interfase serie

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Introducción

Diseño discreto. Se requiere: Un microprocesador

20 líneas de I/O (2 chips de 16 c/u)

1 Interfaz serie (1 chip)

1 Timer (1 chip)

Memoria SRAM (para variables)

Memoria Flash (para programa)

Memoria EEPROM (para constantes)

4

Introducción

Diseño discreto.

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Introducción

Diseño Integrado.

ATmega16 (atmel)

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Oferta de Microcontroladores

Estructurada por “familias” y “subfamilias”.

Por ejemplo, cada familia tiene el mismo nucleo del procesador (su código será compatible): 8051,PIC,HC,ARM

O son familias orientadas a la aplicación

O por performance (de diferente tipo)

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Dentro de cada “familia” hay mucha varidad de dispositivos

Pueden estar agrupados en “subfamilias”

Una forma de clasificación es en base a los perifericos que integran o memoria

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MC9RS08KA Family

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Arquitectura

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Arquitectura: Procesador

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Arquitectura

Von Neuman vs. Hardvard

CISC vs. RISC

Tamaño/variedad de las instrucciones

Velocidad: clock; 8/16/32 bits

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Arquitectura

de las instrucciones Por stack

Por acumulador

Dos direcciones

Tres direcciones

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Arquitectura

Modos de direccionamiento

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Memoria

Registros (memoria de corto plazo): Pequeña (relativamente)

Almacenamiento temporario p/CPU

Memoria de datos Relativamente Grande

Almacena datos mientras el MCU funciona

Memoria de programa Relativamente Grande

De preferencia, mantiene el programa incluso con el MCU apagado.

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Memoria: Tipo físicos

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Memoria: Atención

S/DRAM: sin limite de escrituras

EEPROM: 100.000 ciclos de borrado

Flash: 10.000 ciclos de borrado

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Memoria: Direccionamiento

Separado: Cada tipo físico se direcciona por separado

(por ejemplo, usando diferentes registros índices)

Hay direcciones repetidas

Contínuo: Se accede siempre igual y la logica interna

accede a la memoria que corresponde

No hay direcciones repetidas

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Separado

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Contínuo

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Implementadas por pines de conexión directa al exterior: Los MCU tienen en general de 8 a 32 pines (o

más).

Se agrupan en “ports” de a 8 pines.

En general, los pines se pueden configurar como entrada o salida

La lógica puede ser positiva o negativa.

Los pines pueden tener otras funciones alternativas.

Digital I/O

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•pin 1 del port B

•Módulo de Interrupción 1 - entrada 5

•Pin Tx de puerto serie

•Conversor AD canal 5

Digital I/O

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Los pines se controlan mediante 3 registros:

Data Direction Register (DDR): hay uno por cada puerto y cada bit determina la dirección de un pin.

Port Register (PORT): uno por cada puerto y cada bit controla el estado del puerto (si es de salida)

Port Input Register (PIN): uno por cada puerto y cada bit da el estado de su respectivo pin, esté este configurado como entrada o salida.

Digital I/O

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Digital I/O

PORT Register: de preferencia debe escribirse con operaciones de escritura de bit, si están disponibles

Caso contrario usar : Read-Modify-Write con cuidado.

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Digital Input

La entrada se muestrea con cada pulso (flanco ascendente normalmente) del clock, lo que ocasiona “metaestabilidad”:

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Normalmente incorporan un Schmitt-trigger.

Para reducir la “metaestabilidad” se introducen “sincronizadores”

Digital Input

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Cancelación de ruidos

Resistencias de pull-up/down en las entradas: puede (debe) programarse su conexión/desconexión (a veces mediante el registro PORT).

Digital Input

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Apenas el DDR setea un pin como salida, el MCU excita el pin de acuerdo al contenido del registro PORT correspondiente.

Cuidado con los cortocircuitos

Orden de seteo de DDR y PORT

Digital Output

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