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Tema 2. Microprocesadores, Memorias y Microcontroladores

Andrés Iborra García

Departamento de Tecnología Electrónica Sep@embre 2012

Índice

Electrónica Industrial 2

Índi

ce

1.   Microprocesadores. 1.1. Conceptos generales.

1.2. Clasificación según arquitecturas.

1.3. Clasificación según conjunto de instrucciones.

1.4. Programación. 1.5. Encapsulado.

2. Memorias. 2.1 Conceptos generales.

2.2 Tipos de memorias.

2.3 Memorias RAM. 2.3.1 RAM Está@ca.

2.3.2 RAM Dinámica.

2.4 Memorias ROM.

2.5 Memorias FLASH.

Índice

Electrónica Industrial 3

Índi

ce

3. Microcontroladores. 3.1 Conceptos generales.

3.2 Aplicaciones.

3.3 Fabricantes.

3.4 Conexiones básicas de un μC.

3.5 Elementos internos de un μC.

3.6 Arquitectura interna de un μC. 3.7 ATmega328.

3.8 Otros componentes u@lizados con los μC.

3.9 Ejemplos de aplicación.

4. Arduino.

4.1 Conceptos generales.

4.2 Placas Arduino.

4.3 Arduino Uno.

4.4 Entradas/Salidas Arduino Uno.

4.5 El entorno de desarrollo Arduino.

4.6 El lenguaje de programación.

4

Microprocesadores

Electrónica Industrial

•  Interruptores •  Pulsadores •  Potenciómetros •  LDRs •  Fotocélulas •  Encoders

• Galgas extensom •  Termopares •  Acelerómetros • MEMs

SENSORES •  Solenoides, relés, piezoeléctricos • Motores de con@nua • Motores paso a paso •  Servomotores •  Disposi@vos hidráulicos y neumá@cos.

ACTUADORES

•  C. discretos •  Amplificadores

•  Filtros •  A/D

ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE

ENTRADA E INTERFACES

•  Combinacionales •  Secuenciales •  μP •  μC

• Memorias •  SoC •  Comunicaciones •  Soaware

SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL

•  D/A •  Amplificadores •  PWM

•  Transistores

ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE SALIDA

E INTERFACES •  LEDs •  Displays •  LCD

•  CRT •  TFT

VISUALIZADORES

Sistemas mecánico

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Microprocesadores


Conceptos generales

Los circuitos combinacionales y secuenciales son adecuados en diseños sencillos que no requieren cambios de funcionalidad frecuentes. En aquellos sistemas mecatrónicos en los que sea necesario cambios de funcionalidad frecuentes, e impliquen relaciones complejas entre entradas y salidas suele ser mucho más prác@co desarrollar soluciones basadas en el empleo de soaware, el cual corre sobre microprocesadores, microcontroladores, SOC, etc. •  Un microprocesador es un circuito integrado a muy gran escala de integración (VLSI) que con@ene muchos

circuitos digitales (combinacionales y secuenciales) que realizan funciones aritmé@cas, lógicas, de comunicación y control.

•  Cuando un microprocesador se empaca en una tarjeta de circuito impreso (PCB) con otros componentes (oscilador, puertos de entrada salida, latches, memorias, etc).el resultado es una microcomputadora

•  Los microprocesadores son disposi@vos digitales diseñados para manipular información. Tienen 3 buses: •  Datos: Con@ene el flujo de información •  Direcciones: Controla la posición actual en memoria •  Control: Regula el flujo de información .

•  Se pueden clasificar según la arquitectura hardware del sistema microcomputador al que van des@nados (Von Neuman y Harvard) y según las caracterís@cas del conjunto de instrucciones del mismo (CISC y RISC)

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Microprocesadores


Clasificación según arquitecturas (I)

Micros para computadoras con arquitectura Von Neuman

•  La arquitectura Von Neuman es una arquitectura de computadora que u@lizan el mismo disposi@vo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos.

•  El μP trabaja como CPU en modo secuencial. Lee una instrucción de la memoria, la decodifica, busca operandos, ejecuta la instrucción y almacena el resultado. Para ello el μP cuenta con una serie de registros internos y una ALU.

•  Generalmente se combina con un conjunto de instrucciones @po CISC.

CPU Memoria Entradas y Salidas

Bus de Control

Bus de Direcciones

Bus de Datos BUS DE

L SISTEM

A

Contador de programa Acumulador

Registros

Unidad de control ALU

μP

7

Microprocesadores


Micros para computadoras con arquitectura Von Neuman. Arquitectura interna

Bus de Datos

BIU

Registros de Uso General

Bus Interno

Unidad Aritmé@ca Lógica Unidad de Control

Registro de Banderas

Bus de Direcciones

Bus de Control


8

Microprocesadores


Micros para computadoras con arquitectura Harvard •  Las computadoras con arquitectura Harvard u@lizan disposi@vos de almacenamiento msicamente separados

para las instrucciones y para los datos (en oposición a la Arquitectura de von Neumann).. •  Lo anterior permite leer instrucciones con mayor velocidad •  Pueden direccionar altas can@dades de memoria. •  Se combinan con soaware RISC.

Memoria de

Programa CPU Memoria

de Datos


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Microprocesadores


CISC (Complex Instruc@on Set Computer) •  Conjunto de instrucciones grande. •  Ofrece una amplia gama de operaciones. •  Facilita el trabajo de programación. •  Reduce el tamaño del código de programa. •  Incrementa el coste de aprender la programación.

RISC (Reduced Instruc@on Set Computer) •  Pocas instrucciones •  Más fácil de aprender el método de programación •  Mayor tamaño del código de programa.

Clasificación según conjunto de instrucciones (I)

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Microprocesadores


•  El microprocesador no @ene memoria interna •  Se debe conectar con una memoria externa que contenga el programa •  El programa se guarda como datos en la memoria, un dato leído puede ser información o un código de

operación •  El procesador lee de manera ordenada cada punto de la memoria del programa

μP Memoria Entradas y Salidas

Bus de Control

Bus de Direcciones

Bus de Datos BUS DE

L SISTEM

A

Programación

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Microprocesadores

Electrónica Industrial Motorola 68000 Intel 80486DX2

Intel 4004 Zilog Z80

Encapsulado

Dr. Andrés Iborra Universidad Politécnica de Cartagena Campus Muralla del Mar, s/n 30202 Cartagena

Tel. +34 968 32 56 54 Fax. +34 968 32 53 45 E-‐mail [email protected] Twiyer @CincubatorHUB @aiborra Lista de correo cloud-‐[email protected] Www www.cincubator.com

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