Microcontroladores.

Integrantes

Hernández Rosales Edson Alex

Jiménez Jaime José Azmir

De Cello Díaz German

Caballero Ramírez Alfonso Joseph

Colín Contreras Luis Enrique

Objetivos

Conocer la arquitectura de los microcontroladores y su funcionamiento.

Identificar las partes de un microcontrolador y poder definirlas de manera correcta.

Conocer las arquitecturas de un microcontrolador

Introducción

Los microcontroladores son circuitos integrados que son capaces de ejecutar órdenes que fueron grabadas en su memoria. Su composición está dada por varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica.

Son dispositivos que operan uno o más procesos, por lo general los microcontroladores están basados en la arquitectura de Harvard, la cual consiste en dispositivos de almacenamiento separados.

El termino microcontrolador está dado por dos palabras que son “Micro”-“Controlador” las cuales tienen por significado “pequeño (en tamaño)” y “maniobrar o controlar (función principal)” procesos los cuales son definidos mediante la programación.

Microcontrolador

Componentes

Un microcontrolador combina la unidad central de procesamiento (CPU), la memoria y los recursos de entrada y salida, en un único circuito integrado.

Estructura de un microcontrolador

Oscilador

CPU (RI, ACC, STATUS,

PC, RDD; SP)

Temporizadores Control de interrupcionesE/S paralela E/S serie E/S analógicas

BASE DE DIRECCIONES, DATOS Y CONTROL

Perro guardián Memoria ROM Memoria RAM

XTAL0

Oscilador

Los microcontroladores disponen de un oscilador que genera pulsos que sincronizan todas las operaciones internas. La velocidad de ejecución de las instrucciones del programa está en relación directa con la frecuencia del oscilador del microcontrolador.

CPU

Igual que un microcomputador, la CPU es el cerebro del microcontrolador. esta unidad trae las instrucciones del programa, una a una, desde la memoria donde están almacenadas, las interpreta (decodifica) y hace que se ejecuten.

Registros

Registros de instrucción(RI)

Acumulador(ACC)

Registro de Estado (STATUS)

Contador de programa (PC)

Direcciones de datos(RDD)

Puntero de pila(SP)

Memoria

La memoria del microcontrolador es el lugar donde son almacenadas las instrucciones del programa y los datos que manipula. en un microcontrolador siempre hay dos tipos de memoria: la memoria RAM y la memoria ROM.

Entrada y Salida

la entrada y salida es particularmente importante en los microcontroladores, pues a través de ella el microcontrolador interacciona con el exterior. forman parte de la entrada y salida los puertos paralelo y serie, los temporizadores y la gestión de las interrupciones.

Reset

Es una acción que efectúa una señal al microcontrolador, el efecto práctico de la señal es poner el contador del programa (PC) en un valor predeterminado (por ejemplo, PC= 0), haciendo así que el microprocesador o microcontrolador comience a ejecutar las instrucciones que están a partir de esa posición de memoria apuntada por el PC.

Perro guardián

El perro guardián (WDT) es un recurso disponible en muchos microcontroladores. consta de un oscilador y un contador binario de N bits. El oscilador envía sus pulsos periódica y permanentemente a la entrada de reloj del contador. Si el contador llega a contar los N pulsos, se desborda, su salida se activa y produce el reset del microcontrolador.

Perro guardián y Reset

Arquitectura CISC y RISC

Los microcontroladores tienen diferentes tipos de instrucciones, cada una de estas se divide en complejas y reducidas.

La arquitectura del conjunto de instrucciones se clasifica en CISC y RISC

CISC(computadoras con un conjunto de instrucciones complejas)

RISC(computadoras con un conjunto de instrucciones reducidas)

Ventajas de CISC

Instrucciones complejas

Más tipos de datos

Pequeño número de registros de propósito general

Mayor número de registros de función específica

Ventajas de RISC

Instrucciones simples

Ciclo de reloj

Múltiples instrucciones

Velocidad

Hardware

Desventajas de RISC

Extensión de código

Dificultad para programar

Arquitectura von Neumann.

Utiliza una memoria única para instrucciones y datos, por lo que utiliza un mismo bus de direcciones donde se localizan instrucciones y datos , y que por un único bus de datos transitan instrucciones como datos.

La misma señal de control que emite la CPU para leer un dato sirve para leer la instrucción.

Se usa memoria ROM para almacenar datos e instrucciones y RAM para los datos.

Para la CPU no hay tal distinción, ya que ROM y RAM forman un conjunto único (una memoria de lectura y escritura).

utiliza una memoria única que se conecta a la CPU mediante los buses de direcciones (BDIR), datos (BTAT) y control (BCON).

Arquitectura Harvard.

Diseño los ordenadores MARK I, II, III, IV; fueron los primeros en utilizar memorias separadas (instrucciones y datos).

La memoria de programa tiene su bus de direcciones, su propio bus de datos y su bus de control.

La memoria de datos tiene sus propios buses de direcciones, datos y control, independientes de los buses de la memoria de programa.

La memoria de programa es solo lectura, mientras que la de datos se puede leer y escribir.

utiliza memorias separadas para instrucciones y datos, las cuales se conectan a la CPU mediante los buses de direcciones de instrucciones (BDIR – I) y de detecciones de datos (BDIR – D), los buses de instrucciones (BINST) y de datos (BDAT) y los buses de control de instrucciones (BCON – I) y los buses de control de datos (BCON – D).

Memoria de Programa CPU

Memoria de Datos

BDIR - I BDIR - D

BINST BDAT

BCON - I BCON - D

Los microcontroladores utilizan la arquitectura Harvard ya que al estar todos los componentes del sistema dentro del circuito integrado, desaparece la necesidad de minimizar el número de terminales de la CPU

Conclusión.

Un microcontrolador es de mucha importancia para manejar instrucciones gracias a las arquitecturas que lleva, pudimos comprender para que son utilizadas, de mismo modo, se pudo conocer las dos arquitecturas que serian: Von Neumann y Harvard. conociendo que los microcontroladores utilizan la arquitectura Harvard así como los microprocesadores la arquitectura Von Neumann conociendo que el proceso se lleva en la CPU, pero para poder funcionar necesita de las demás instrucciones como la RAM, ROM y el perro guardián que es el que usa el reseteo para hacer que el programa vaya por el camino correcto que en si el programador debe realizar para hacer que funcione el microcontrolador.