PRESENTACIÓN DEL CURSO

Microcontroladores

M. C. Felipe Santiago EspinosaInstituto de Electrónica y Mecatrónica

Cubículo 19

Marzo / 2018

Contacto: fsantiag@mixteco.utm.mxhttp://www.utm.mx/~fsantiag (material del curso)

OBJETIVO

O t o r g a r a l a l u m n o l a s b a s e s t e ó r i c a s , metodológicas y técnicas del diseño de sistemas electrónicos basados en microcontroladores.

Específicamente en el curso se trabajará con el microcontrolador ATMega328P de la familia AVR de ATMEL.

El temario oficial del curso se puede descargar de:

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http://www.utm.mx/~ofertaeducativa/electronica/PlanVigente/6TO._SEMESTRE/MICROCONTROLADORES.pdf

TEMAS Y SUBTEMAS1. Introducción a los microcontroladores

1. Controlador y microcontrolador2. Microprocesador y microcontrolador3. Arquitectura básica de un microcontrolador4. Unidad central de procesamiento (CPU)5. Sistema de Memoria6. Periféricos incorporados a un microcontrolador7. Familias populares de microcontroladores8. Elección de un microcontrolador

2. Organización interna de los microcontroladores1. Arquitectura2. Registros3. Mapa de memoria4. Sistema de inicialización5. Sistema de interrupciones6. Puertos de entrada/salida7. Modos de funcionamiento 3

3. Programación1. Conjunto de instrucciones2. Modos de direccionamiento3. Gestión de interrupciones4. Herramientas de desarrrollo5. Lenguaje ensamblador6. Estructura de un programa7. Estimación de tiempos

4. Periféricos incluidos en un microcontrolador1. Interrupciones Externas2. Temporizadores/Contadores3. Modulación por ancho de pulso (PWM)4. Comparador analógico5. Convertidor analógico a digital6. Convertidor digital a analógico7. Protocolos de comunicación (USART, SPI, I2C) 4

5. Interfaz y control de periféricos externos1. Botones e Interruptores2. LEDs3. Visualizadores de 7 segmentos4. Teclados5. Display de Cristral Líquido (LCD)6. Control de motores de CD7. Control de motores de pasos8. Interfaz con sensores9. Interfaz con una PC

6. Desarrollo de aplicaciones y sistemas basados en microcontroladores

1. Metodología de diseño2. Desarrollo de un sistema hardware y software3. Programación en lenguajes de alto nivel

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CRONOGRAMA

Capítulo 1er. Parcial 2o. Parcial 3er. Parcial Final1. Introducción

2. Organización

3. Programación

5. Periféricos Internos

6. Periféricos Externos

7. Proyecto Final

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EVALUACIÓN

Parciales : Examen : 60  % Laboratorio (prácticas y reporte) : 40  %

Final (Depende del promedio de los parciales (P.P.)) : 

                                P.P. < 8.0          P.P. >= 8.0Examen   :                  50 %                     0 %Proyecto  :                  50 %                   100 %

Extraordinarios: Examen  :      100  %Proyecto  :        0 %       (requisito)

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EVALUACIÓN

Para las prácticas y el proyecto se trabajará en equipos con 3 integrantes como máximo.

Para las prácticas se tomará en cuenta su realización exitosa y la documentación de la solución.

En los exámenes del 2º y 3er parcial es posible (y conveniente) sacar las diapositivas impresas y/o el libro de texto.

El proyecto es obligatorio.

ASISTENCIA

Deben cubrir el 85 % de Asistencia para tener derecho al examen parcial correspondiente y un 65 % durante el semestre para el 1er y 2do examen extraordinario. (Art. 48, reglamento de alumnos. http://www.utm.mx/DocsUTM/Reglamentos/4_ALUMNOS.pdf ). Para simplificar, tienen derecho a 3 faltas en cada parcial. La semana de

exámenes también se pasa lista. 8

REPORTES Se realizará sólo un reporte por cada parcial, así como uno para el proyecto

final.

Los reportes se enviarán en formato electrónico a fsantiag@mixteco.utm.mx

El reporte es tan valioso como la práctica misma.

El formato es a una sóla columna, letra tamaño 12 a espacio y medio. El reporte debe incluir:

1. Introducción. (Breve, original y enfocada a las prácticas, entre media y una página)

2. Objetivo general. (¿Qué se espera de las prácticas?)3. Objetivos específicos. (¿Cómo se va a conseguir el objetivo general?)4. Diseño del hardware. (explicando entradas y salidas, cómo se va a resolver el

problema)5. Diseño del software. (algoritmo o diagrama de flujo, explicando el

comportamiento esperado)6. Resultados. (Simulaciones y/o fotos de la implementación real)7. Conclusiones. (Especificar qué concluyó cada integrante del equipo)8. Referencias9. Apéndices. (código, descripción de componentes interesantes) 9

BIBLIOGRAFÍA

Libros básicos:

Los Microcontroladores AVR de Atmel / Felipe Santiago Espinosa; México: Universidad Tecnológica de la Mixteca, 2012. ISBN: 978-607-95222-7-8.

Programming and Customizing the AVR Microcontroller / Dhananjay V. Grade; New York, N. Y.: McGraw-Hill , 2001. ISBN: 0-07-134666-X.

Libros complementarios:

ATMega328 : AVR RISC Microcontroller, Datasheet, Atmel Corporation (http://www.atmel.com)

The AVR Microcontroller and Embedded System, using assembly and C / Muhamad Ali Mazidi, Sarmad Naimi, Sepehr Naimi; United States of America: Prentice Hall, 2011. ISBN-10: 0-13-800331-9.

Make: AVR Programming / Elliot Williams, 2014, Printed in the United States of America. Published by Maker Media, ISBN: 978-1-449-35578-4 10

HERRAMIENTAS DE DESARROLLO

Herramienta desarrollada y distribuida libremente por ATMEL.

La versión 4.18 trabaja adecuadamente con Windows XP y 7. Para versiones más nuevas de windows es conveniente obtener la versión 5, 6 o 7 (ahora se llama Atmel Studio). 11

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El AVR Studio 4.18 únicamente incluye al programa ensamblador (AVRASM), sin embargo, proporciona las facilidades para enlazarse con compiladores de lenguaje C desarrollados por alguna fuente diferente a ATMEL.

Instalando al compilador adecuado, desde el mismo entorno será posible la edición de programas, la invocac ión del compi lador con exhib ic ión de resultados, simulación y depuración en lenguaje C.

El Atmel Studio ya incluye un compilador de C/C++.

EL AVRSTUDIO

EL COMPILADOR DE C

Avr-GCC es un compilador incluido en una suite conocida como WinAVR, la cual es parte del proyecto GNU.

Después de instalar a la suite, el compilador será llamado automáticamente desde el entorno del AVR Studio, su uso queda transparente al programador.

Además del compilador, la suite incluye un conjunto de bibliotecas con funciones enfocadas a los recursos de los AVR.

El compilador está orientado al estándar ANSI C, se pueden emplear a todos los elementos del lenguaje, como tipos de datos y estructuras de control de flujo. 14

ISIS de Proteus :

• Edición de Esquemáticos• Simulación Visual de Sistemas

ARES:

• Desarrollo de Circuitos Impresos

SIMULADOR VISUAL

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PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR

1. Programador Universal

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2. ATMel AVR STK-500

3. AVR Dragon

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4. Programador por Puerto Serie

5. Programador por Puerto Paralelo

Se requiere de un programa de descarga, como PonyProg

6. Programador USBasp

7. Programador USB ISP

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8. La Tarjeta Arduino puede ser un programador para los AVR, básicamente se debe considerar:• El "sketch" a descargar en Arduino es ArduinoISP y está en los ejemplos

incluidos en el entorno.• La conexión Arduino One -Microcontrolador es:

• Ejecutar el programa avrdude en línea de comandos, por ejemplo:

c:\...\avrdude -p m328p -P com19 -b 19200 -c avrisp -U flash:w:nom_archivo.hex

Avrdude es parte de WinAvr, la ayuda para las opciones se obtiene con -? o se puede obtener en el sitio: http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.htm, fue hecho para Linux y por ello se maneja en línea de comandos, pero se pueden descargar interfaces gráficas que facilitan su uso.

Arduino One ATMega328P10 RST (1)11 MOSI (17)12 MISO (18)13 SCK (19)