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SISTEMAS MICROPROCESADOS UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

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Page 1: 0. sistemas microprocesados

SISTEMAS MICROPROCESADOS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

Page 2: 0. sistemas microprocesados

TEMATICA

SISTEMAS MICROPROCESADOS.

SISTEMAS MICROCONTROLADOS.

SISTEMAS EMBEBIDOS

LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA

SISTEMAS MICROPROCESADOS.

SISTEMAS MICROCONTROLADOS.

SISTEMAS EMBEBIDOS

Page 3: 0. sistemas microprocesados

CONTROL DE PROCESOS

OPERADOR

SENSORES OCAPTORES

ACTUADORES

EQUIPO A CONTROLAR OPROCESO INDUSTRIAL

UNIDAD DECONTROL

Elementos de programación Información recibida

Informacionesdel sistema

Ordenes a serejecutadas

OPERADOR

SENSORES OCAPTORES

ACTUADORES

EQUIPO A CONTROLAR OPROCESO INDUSTRIAL

UNIDAD DECONTROL

Elementos de programación Información recibida

Informacionesdel sistema

Ordenes a serejecutadas

LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA

OPERADOR

SENSORES OCAPTORES

ACTUADORES

EQUIPO A CONTROLAR OPROCESO INDUSTRIAL

UNIDAD DECONTROL

Elementos de programación Información recibida

Informacionesdel sistema

Ordenes a serejecutadas

OPERADOR

SENSORES OCAPTORES

ACTUADORES

EQUIPO A CONTROLAR OPROCESO INDUSTRIAL

UNIDAD DECONTROL

Elementos de programación Información recibida

Informacionesdel sistema

Ordenes a serejecutadas

Page 4: 0. sistemas microprocesados

SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA

CARACTERÍSTICAS DELSISTEMA

CABLEADA PROGRAMABLE

Mantenimiento Costo Adaptación de procesos Posibilidades de ampliación Interconexión y cableado exterior Estructuración en bloques

independientes

MuchoBajoDifícilBajasMuchoDifícil

PocoAltoFácilAltasPocoFácil

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Mantenimiento Costo Adaptación de procesos Posibilidades de ampliación Interconexión y cableado exterior Estructuración en bloques

independientes

MuchoBajoDifícilBajasMuchoDifícil

PocoAltoFácilAltasPocoFácil

Page 5: 0. sistemas microprocesados

SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA

PROBLEMA PROGRAMADOR

ANALISIS

CONOCIMIENTOS

PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION

DATOS DEL PROBLEMA

PROBLEMA PROGRAMADOR

ANALISIS

CONOCIMIENTOS

PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION

DATOS DEL PROBLEMA

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

PROBLEMA PROGRAMADOR

ANALISIS

CONOCIMIENTOS

PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION

DATOS DEL PROBLEMA

PROBLEMA PROGRAMADOR

ANALISIS

CONOCIMIENTOS

PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION

DATOS DEL PROBLEMA

Page 6: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURASHARDWARE

Von Neuman

Segmentada.

Harvard

SOFTWARE

CISC

RISC

SISC

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

HARDWARE

Von Neuman

Segmentada.

Harvard

SOFTWARE

CISC

RISC

SISC

Page 7: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURA VON NEUMAN Máquina secuencial Ejecuta solo una

operación a la vez Bus de datos y

direccionescompartidos Lenta Generalmente se

combina con softwaretipo CISC

CPUCPUMEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOSCPUCPU

MEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOS

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Máquina secuencial Ejecuta solo una

operación a la vez Bus de datos y

direccionescompartidos Lenta Generalmente se

combina con softwaretipo CISC

CPUCPUMEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOSCPUCPU

MEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

Y DATOS

Page 8: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURA SEGMENTADA Máquina secuencial Buses de datos y

direcciones compartidos Diseño multietapa

(Pipeline) El diseño multietapa le

permite ejecutar más de unaoperación a la vez

Se encuentra combinadacon software CISC y enpocas ocasiones con RISC

Más rápida que VonNeuman

OSC

PC PC+1

BUSQUEDA INST (PC)EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1)

EJECUTA INST (PC)

CICLO MAQUINA

OSC

PC PC+1

BUSQUEDA INST (PC)EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1)

EJECUTA INST (PC)

CICLO MAQUINA

PC PC+1

BUSQUEDA INST (PC)EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1)

EJECUTA INST (PC)

CICLO MAQUINA

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Máquina secuencial Buses de datos y

direcciones compartidos Diseño multietapa

(Pipeline) El diseño multietapa le

permite ejecutar más de unaoperación a la vez

Se encuentra combinadacon software CISC y enpocas ocasiones con RISC

Más rápida que VonNeuman

OSC

PC PC+1

BUSQUEDA INST (PC)EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1)

EJECUTA INST (PC)

CICLO MAQUINA

OSC

PC PC+1

BUSQUEDA INST (PC)EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1)

EJECUTA INST (PC)

CICLO MAQUINA

PC PC+1

BUSQUEDA INST (PC)EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1)

EJECUTA INST (PC)

CICLO MAQUINA

Page 9: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURA HARVARD Separa los buses de

datos, direcciones ycontrol, y los hacetotalmenteindependientes.

Lo anterior permite leerinstrucciones con mayorvelocidad

Pueden direccionar altascantidades de memoria

Se combinan consoftware RISC

CPUCPUMEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)CPUCPU

MEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Separa los buses dedatos, direcciones ycontrol, y los hacetotalmenteindependientes.

Lo anterior permite leerinstrucciones con mayorvelocidad

Pueden direccionar altascantidades de memoria

Se combinan consoftware RISC

CPUCPUMEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)CPUCPU

MEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEPROGRAMA

(ROM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)

MEMORIA DEDATOS(RAM)

Page 10: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURA CISC Complex Instruction Set Computer .

Set de instrucciones grande.

Ofrece una amplia gama de operaciones.

Facilita el trabajo de programación.

Reduce el tamaño del código de programa.

Incrementa el costo de aprender la programación

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Complex Instruction Set Computer .

Set de instrucciones grande.

Ofrece una amplia gama de operaciones.

Facilita el trabajo de programación.

Reduce el tamaño del código de programa.

Incrementa el costo de aprender la programación

Page 11: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURA RISC

Reduced Instruction Set Computer

Pocas instrucciones

Más fácil de aprender el método de

programación

Mayor tamaño del código de programa

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Reduced Instruction Set Computer

Pocas instrucciones

Más fácil de aprender el método de

programación

Mayor tamaño del código de programa

Page 12: 0. sistemas microprocesados

ARQUITECTURA SISC

(Specific Instruction Set Computer).

Estos procesadores poseen un juego deinstrucciones específico para cada aplicación.Están destinadas a aplicaciones muy concretas.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

(Specific Instruction Set Computer).

Estos procesadores poseen un juego deinstrucciones específico para cada aplicación.Están destinadas a aplicaciones muy concretas.

Page 13: 0. sistemas microprocesados

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DEMICROPROCESADORES

UNIDAD DECONTROL

UNIDAD DECONTROL

ALUALU

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DESALIDA

UNIDAD DESALIDA

MEMORIARAM

MEMORIARAM

MEMORIAROM

MEMORIAROM

Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria

UNIDAD DECONTROL

UNIDAD DECONTROL

ALUALU

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DESALIDA

UNIDAD DESALIDA

MEMORIARAM

MEMORIARAM

MEMORIAROM

MEMORIAROM

Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

UNIDAD DECONTROL

UNIDAD DECONTROL

ALUALU

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DESALIDA

UNIDAD DESALIDA

MEMORIARAM

MEMORIARAM

MEMORIAROM

MEMORIAROM

Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria

UNIDAD DECONTROL

UNIDAD DECONTROL

ALUALU

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DEENTRADA

UNIDAD DESALIDA

UNIDAD DESALIDA

MEMORIARAM

MEMORIARAM

MEMORIAROM

MEMORIAROM

Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria

Page 14: 0. sistemas microprocesados

PARTES DE UN SISTEMA DEMICROPROCESADOR

SalidaRAM ROM

CPUCPU

Bloque E/S

Entrada

Bloque dememoria

Periféricos deentrada

Periféricos deentrada

Periféricos desalida

Periféricos desalida

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

CLKSalidaRAM ROM

CPUCPU

Bloque E/S

Entrada

Bloque dememoria

Periféricos deentrada

Periféricos deentrada

Periféricos desalida

Periféricos desalida

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

CLK

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

SalidaRAM ROM

CPUCPU

Bloque E/S

Entrada

Bloque dememoria

Periféricos deentrada

Periféricos deentrada

Periféricos desalida

Periféricos desalida

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

CLKSalidaRAM ROM

CPUCPU

Bloque E/S

Entrada

Bloque dememoria

Periféricos deentrada

Periféricos deentrada

Periféricos desalida

Periféricos desalida

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

CLK

Page 15: 0. sistemas microprocesados

BLOQUES DE LA CPU

Procesa información binariaen base de un programa escritoen la memoria

CPU o mP

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL

UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS

Procesa información binariaen base de un programa escritoen la memoria

CPU o mP

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL

UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Procesa información binariaen base de un programa escritoen la memoria

CPU o mP

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL

UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS

Procesa información binariaen base de un programa escritoen la memoria

CPU o mP

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta e interpreta las instrucciones.

Sincroniza el funcionamiento detodos los componentes del sistema

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

Ejecuta operaciones:Aritméticas: +, -, complemento a dos.Lógicas: and, or, not, xor, comparación.Además: desplazamiento, rotación y traslado

de información digital

UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL

UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

Memorias para almacenamiento temporalde datos necesarios para el desarrollo delas actividades del mP.

BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS

Page 16: 0. sistemas microprocesados

ESTRUCTURA INTERNA DE LA CPU

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

SRSR

ACAC

ALUALU

PCPC

IRIR

BUSES INTERNOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

ACUMULADOR

REG. ESTADOSCONTADOR DE PROG.

REG. INSTRUCCIONES

BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S

BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

SRSR

ACAC

ALUALU

PCPC

IRIR

BUSES INTERNOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

ACUMULADOR

REG. ESTADOSCONTADOR DE PROG.

REG. INSTRUCCIONES

BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S

BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

SRSR

ACAC

ALUALU

PCPC

IRIR

BUSES INTERNOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

ACUMULADOR

REG. ESTADOSCONTADOR DE PROG.

REG. INSTRUCCIONES

BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S

BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

REGISTROSDE PROPOSITO

GENERAL

SRSR

ACAC

ALUALU

PCPC

IRIR

BUSES INTERNOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DATOS

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

REGISTRO INTERMEDIODE DIRECCIONES

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

LOGICA DECONTROL

YTEMPORIZACION

ACUMULADOR

REG. ESTADOSCONTADOR DE PROG.

REG. INSTRUCCIONES

BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S

BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL

Page 17: 0. sistemas microprocesados

ESTRUCTURA INTERNA DE LA CPU La Unidad Aritmético-lógica se encarga de realizar las

operaciones lógicas y aritméticas usando como base la suma yla notación del complemento de dos. Estas operaciones(SUMA, RESTA, COMPLEMENTO DE DOS, AND, OR, NOT,XOR y la COMPARACIÓN) las realiza con datos de lamemoria, con datos de los registros internos o con datos de launidad de entrada. El tipo de operación que se realizará, sedetermina por medio de señales de la unidad de control.

Conectados por medio del bus interno se encuentran losRegistros Internos para el almacenamiento temporal dedatos. Cabe mencionar que todo microprocesador tiene unregistro muy importante llamado ACUMULADOR el cualcontiene el primer operando de una operación y el resultadode la misma luego de haberla ejecutado.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

La Unidad Aritmético-lógica se encarga de realizar lasoperaciones lógicas y aritméticas usando como base la suma yla notación del complemento de dos. Estas operaciones(SUMA, RESTA, COMPLEMENTO DE DOS, AND, OR, NOT,XOR y la COMPARACIÓN) las realiza con datos de lamemoria, con datos de los registros internos o con datos de launidad de entrada. El tipo de operación que se realizará, sedetermina por medio de señales de la unidad de control.

Conectados por medio del bus interno se encuentran losRegistros Internos para el almacenamiento temporal dedatos. Cabe mencionar que todo microprocesador tiene unregistro muy importante llamado ACUMULADOR el cualcontiene el primer operando de una operación y el resultadode la misma luego de haberla ejecutado.

Page 18: 0. sistemas microprocesados

REGISTROS Registro Contador de Programa (PC), es el que indica al

microprocesador la dirección de memoria donde se estáejecutando el programa. Cada vez que se lee una instrucción,el PC se incrementa automáticamente para suministrar ladirección de la posición de memoria donde se encuentra lasiguiente instrucción o dato del programa.

Registro de instrucciones (IR). Cada vez que elmicroprocesador capta una instrucción, esta se almacena en elregistro IR, con el fin de proceder a su decodificación ointerpretación y buscar en la ROM del microprograma elconjunto de microinstrucciones necesarios para su ejecución.Esta función la realiza un circuito denominado decodificador deinstrucciones.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Registro Contador de Programa (PC), es el que indica almicroprocesador la dirección de memoria donde se estáejecutando el programa. Cada vez que se lee una instrucción,el PC se incrementa automáticamente para suministrar ladirección de la posición de memoria donde se encuentra lasiguiente instrucción o dato del programa.

Registro de instrucciones (IR). Cada vez que elmicroprocesador capta una instrucción, esta se almacena en elregistro IR, con el fin de proceder a su decodificación ointerpretación y buscar en la ROM del microprograma elconjunto de microinstrucciones necesarios para su ejecución.Esta función la realiza un circuito denominado decodificador deinstrucciones.

Page 19: 0. sistemas microprocesados

REGISTROS El Registro Acumulador (Ac) es utilizado por muchas

instrucciones como fuente o destino de datos. En él,generalmente, se deposita el resultado de una operación.

El Registro de estado (SR) suministra, a través de susbits (llamados banderas (flags)), información relativa ala ejecución de ciertas instrucciones como signo,sobreflujo, paridad, generación de acarreo, resultadonegativo o cero, etc. Mediante la verificación del estadode estas banderas se pueden realizar bifurcaciones en lasecuencia del programa.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

El Registro Acumulador (Ac) es utilizado por muchasinstrucciones como fuente o destino de datos. En él,generalmente, se deposita el resultado de una operación.

El Registro de estado (SR) suministra, a través de susbits (llamados banderas (flags)), información relativa ala ejecución de ciertas instrucciones como signo,sobreflujo, paridad, generación de acarreo, resultadonegativo o cero, etc. Mediante la verificación del estadode estas banderas se pueden realizar bifurcaciones en lasecuencia del programa.

Page 20: 0. sistemas microprocesados

REGISTROS

Registros de propósito general. Son utilizados paraalmacenar direcciones de memoria, datos, resultadosintermedios y otros propósitos. El número y tipos deregistros que posee un microprocesador es una partemuy importante en su arquitectura y su programación.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Registros de propósito general. Son utilizados paraalmacenar direcciones de memoria, datos, resultadosintermedios y otros propósitos. El número y tipos deregistros que posee un microprocesador es una partemuy importante en su arquitectura y su programación.

Page 21: 0. sistemas microprocesados

TIPOS DE MEMORIASMODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASHFLASH

MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASHFLASH

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASHFLASH

MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA LECTURA/ESCRITURA(ACCESO ALEATORIO)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

MEMORIA DE VALOR FIJO(SOLO LECTURA)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM ESTATICAS(SRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

RAM DINAMICAS(DRAM)

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

PROMPROGRAMABLESPOR EL USUARIO

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ROMPROGRAMABLESPOR MASCARA

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

ALMACENAMIENTOSECUNDARIO

PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASHFLASH

Page 22: 0. sistemas microprocesados

BUSES

MIC

RO

PRO

CES

AD

OR

BUS DEDIRECCIONES

BUS DEDATOS

ENTRADASDE CONTROL

SALIDASDE CONTROL

FUENTE DEALIMENTACION

BUS DECONTROL

MIC

RO

PRO

CES

AD

OR

BUS DEDIRECCIONES

BUS DEDATOS

ENTRADASDE CONTROL

SALIDASDE CONTROL

FUENTE DEALIMENTACION

BUS DECONTROL

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

MIC

RO

PRO

CES

AD

OR

BUS DEDIRECCIONES

BUS DEDATOS

ENTRADASDE CONTROL

SALIDASDE CONTROL

FUENTE DEALIMENTACION

BUS DECONTROL

MIC

RO

PRO

CES

AD

OR

BUS DEDIRECCIONES

BUS DEDATOS

ENTRADASDE CONTROL

SALIDASDE CONTROL

FUENTE DEALIMENTACION

BUS DECONTROL

Page 23: 0. sistemas microprocesados

BUSES Bus de datos está constituido por líneas bidireccionales.

El número N de líneas del bus de datos es en general,igual con la longitud de la palabra de datos delmicroprocesador. Por el bus de datos de transfiere lainformación binaria entre el microprocesador y losperiféricos o entre el microprocesador y la memoria, odirectamente entre el periférico y la memoria, en caso deexistir dispositivos de acceso directo a la memoria. Por lotanto éste bus determina el tipo de procesador ( 4, 8 16o 32 bits) y el número de periféricos que se puedenconectar al microprocesador (por ejemplo para unmicroprocesador de 8 bits se conectarán 27 periféricos).Este bus es tri-state.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Bus de datos está constituido por líneas bidireccionales.El número N de líneas del bus de datos es en general,igual con la longitud de la palabra de datos delmicroprocesador. Por el bus de datos de transfiere lainformación binaria entre el microprocesador y losperiféricos o entre el microprocesador y la memoria, odirectamente entre el periférico y la memoria, en caso deexistir dispositivos de acceso directo a la memoria. Por lotanto éste bus determina el tipo de procesador ( 4, 8 16o 32 bits) y el número de periféricos que se puedenconectar al microprocesador (por ejemplo para unmicroprocesador de 8 bits se conectarán 27 periféricos).Este bus es tri-state.

Page 24: 0. sistemas microprocesados

BUSES

Bus de direcciones está formado por líneasunidireccionales. Es utilizado para la transferencia deinformación necesaria para la selección de unadeterminada posición de memoria o de un puertodel módulo de E/S. Esta información representa ladirección de una posición de memoria o de un puerto deentrada o salida (del módulo de E/S), seleccionados parala realización de la transferencia de datos por busrespectivo. El bus de direcciones determina la capacidadde memoria del sistema.

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Bus de direcciones está formado por líneasunidireccionales. Es utilizado para la transferencia deinformación necesaria para la selección de unadeterminada posición de memoria o de un puertodel módulo de E/S. Esta información representa ladirección de una posición de memoria o de un puerto deentrada o salida (del módulo de E/S), seleccionados parala realización de la transferencia de datos por busrespectivo. El bus de direcciones determina la capacidadde memoria del sistema.

Page 25: 0. sistemas microprocesados

BUSES

Bus de control está formado por líneas, en general,unidireccionales. En este bus cada línea tiene unsignificado y denominación distinta. El bus de controlcontiene la información que envía el microprocesador alos elementos del sistema o bien recibe de estos con elpropósito de sincronizar su operación con la operaciónde la circuitería externa. El número de líneas del bus decontrol es variable y depende dl microprocesadorparticular utilizado

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Bus de control está formado por líneas, en general,unidireccionales. En este bus cada línea tiene unsignificado y denominación distinta. El bus de controlcontiene la información que envía el microprocesador alos elementos del sistema o bien recibe de estos con elpropósito de sincronizar su operación con la operaciónde la circuitería externa. El número de líneas del bus decontrol es variable y depende dl microprocesadorparticular utilizado

Page 26: 0. sistemas microprocesados

CIRCUITO DE RELOJ Y RESET

a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)

Page 27: 0. sistemas microprocesados

CIRCUITO DE RELOJ Y RESET

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

Page 28: 0. sistemas microprocesados

MODULO DE ENTRADA/SALIDA

mP+

Memoria

mP+

Memoria

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

ENTRADAENTRADA

ESTADOESTADO

SALIDASALIDA

mP+

Memoria

mP+

Memoria

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

ENTRADAENTRADA

ESTADOESTADO

SALIDASALIDA

LUIS DAVID NARVÁEZMICROELECTRÓNICA

mP+

Memoria

mP+

Memoria

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

ENTRADAENTRADA

ESTADOESTADO

SALIDASALIDA

mP+

Memoria

mP+

Memoria

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

PERIFERICOS• LED’s• DISPLAY’s• ZUMBADORES• INTERRUPTORES• SENSORES

ANALOGICOS• TECLADOS• Etc.

ENTRADAENTRADA

ESTADOESTADO

SALIDASALIDA

Page 29: 0. sistemas microprocesados

MODULO DE ENTRADA/SALIDA

TIPO DISPOSITIVOENTRADA Interruptores ON/OFF

TecladosSensores y transductores de entrada

SALIDA Visualizadores (Led, LCD, etc)Pantallas TRCImpresoras (láser, de jet de tinta, de impacto,etc)Motores eléctricos y actuadotes

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Visualizadores (Led, LCD, etc)Pantallas TRCImpresoras (láser, de jet de tinta, de impacto,etc)Motores eléctricos y actuadotes

ENTRADA/SALIDA Terminales interactivosMemorias secundariasUnidades de disco magnéticoEnlaces de comunicacionesLíneas telefónicas

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SISTEMAS CON MICROCONTROLADORES

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SISTEMAS CON MICROCONTROLADORES

El microcontrolador es un circuito programable quecontiene todos los componentes de un computador. Seemplea para controlar el funcionamiento de una tareadeterminada y, debido a su reducido tamaño, suele irincorporado en el propio dispositivo que lo gobierna, porlo tanto, el microcontrolador es un computadordedicado.

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El microcontrolador es un circuito programable quecontiene todos los componentes de un computador. Seemplea para controlar el funcionamiento de una tareadeterminada y, debido a su reducido tamaño, suele irincorporado en el propio dispositivo que lo gobierna, porlo tanto, el microcontrolador es un computadordedicado.

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MICROPROCESADOR vsMICROCONTROLADOR

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MICROPROCESADOR vsMICROCONTROLADOR

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¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?

Procesamiento de datos: puede ser necesario que elmicrocontrolador realice cálculos críticos en un tiempolimitado. En ese caso debemos asegurarnos de seleccionarun dispositivo suficientemente rápido para ello. Por otrolado, habrá que tener en cuenta la precisión de los datosa manejar: si no es suficiente con un microcontrolador de8 bits, puede ser necesario acudir a microcontroladoresde 16 ó 32 bits, o incluso a hardware de coma flotante.Una alternativa más barata y quizá suficiente es usarlibrerías para manejar los datos de alta precisión.

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Procesamiento de datos: puede ser necesario que elmicrocontrolador realice cálculos críticos en un tiempolimitado. En ese caso debemos asegurarnos de seleccionarun dispositivo suficientemente rápido para ello. Por otrolado, habrá que tener en cuenta la precisión de los datosa manejar: si no es suficiente con un microcontrolador de8 bits, puede ser necesario acudir a microcontroladoresde 16 ó 32 bits, o incluso a hardware de coma flotante.Una alternativa más barata y quizá suficiente es usarlibrerías para manejar los datos de alta precisión.

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¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?

Entrada Salida: para determinar las necesidades deEntrada/Salida del sistema es conveniente dibujar undiagrama de bloques del mismo, de tal forma que seasencillo identificar la cantidad y tipo de señales acontrolar. Una vez realizado este análisis puede sernecesario añadir periféricos hardware externos o cambiara otro microcontrolador más adecuado a ese sistema.

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Entrada Salida: para determinar las necesidades deEntrada/Salida del sistema es conveniente dibujar undiagrama de bloques del mismo, de tal forma que seasencillo identificar la cantidad y tipo de señales acontrolar. Una vez realizado este análisis puede sernecesario añadir periféricos hardware externos o cambiara otro microcontrolador más adecuado a ese sistema.

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¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?

Consumo: algunos productos que incorporanmicrocontroladores están alimentados con baterías y sufuncionamiento puede ser tan vital como activar unaalarma antirrobo. Lo más conveniente en un caso comoéste puede ser que el microcontrolador esté en estadode bajo consumo pero que despierte ante la activación deuna señal (una interrupción) y ejecute el programaadecuado para procesarla.

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Consumo: algunos productos que incorporanmicrocontroladores están alimentados con baterías y sufuncionamiento puede ser tan vital como activar unaalarma antirrobo. Lo más conveniente en un caso comoéste puede ser que el microcontrolador esté en estadode bajo consumo pero que despierte ante la activación deuna señal (una interrupción) y ejecute el programaadecuado para procesarla.

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¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR? Memoria: para detectar las necesidades de memoria de

nuestra aplicación debemos separarla en memoria volátil(RAM), memoria no volátil (ROM, EPROM, etc.) y memoria novolátil modificable (EEPROM). Este último tipo de memoriapuede ser útil para incluir información específica de laaplicación como un número de serie o parámetros decalibración. El tipo de memoria a emplear vendrá determinadopor el volumen de ventas previsto del producto: de menor amayor volumen será conveniente emplear EPROM, OTP yROM. En cuanto a la cantidad de memoria necesaria puede serimprescindible realizar una versión preliminar, aunque sea enpseudo-código, de la aplicación y a partir de ella hacer unaestimación de cuánta memoria volátil y no volátil es necesariay si es conveniente disponer de memoria no volátilmodificable.

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Memoria: para detectar las necesidades de memoria denuestra aplicación debemos separarla en memoria volátil(RAM), memoria no volátil (ROM, EPROM, etc.) y memoria novolátil modificable (EEPROM). Este último tipo de memoriapuede ser útil para incluir información específica de laaplicación como un número de serie o parámetros decalibración. El tipo de memoria a emplear vendrá determinadopor el volumen de ventas previsto del producto: de menor amayor volumen será conveniente emplear EPROM, OTP yROM. En cuanto a la cantidad de memoria necesaria puede serimprescindible realizar una versión preliminar, aunque sea enpseudo-código, de la aplicación y a partir de ella hacer unaestimación de cuánta memoria volátil y no volátil es necesariay si es conveniente disponer de memoria no volátilmodificable.

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¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?

Ancho de palabra: el criterio de diseño debe serseleccionar el microcontrolador de menor ancho depalabra que satisfaga los requerimientos de la aplicación.Usar un microcontrolador de 4 bits supondrá unareducción en los costes importante, mientras que uno de8 bits puede ser el más adecuado si el ancho de los datoses de un byte. Los microcontroladores de 16 y 32 bits,debido a su elevado coste, deben reservarse paraaplicaciones que requieran sus altas prestaciones(Entrada/Salida potente o espacio de direccionamientomuy elevado).

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Ancho de palabra: el criterio de diseño debe serseleccionar el microcontrolador de menor ancho depalabra que satisfaga los requerimientos de la aplicación.Usar un microcontrolador de 4 bits supondrá unareducción en los costes importante, mientras que uno de8 bits puede ser el más adecuado si el ancho de los datoses de un byte. Los microcontroladores de 16 y 32 bits,debido a su elevado coste, deben reservarse paraaplicaciones que requieran sus altas prestaciones(Entrada/Salida potente o espacio de direccionamientomuy elevado).

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¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?

Diseño de la placa: la selección de un microcontroladorconcreto condicionará el diseño de la placa de circuitos.Debe tenerse en cuenta que quizá usar unmicrocontrolador barato encarezca el resto decomponentes del diseño.

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Diseño de la placa: la selección de un microcontroladorconcreto condicionará el diseño de la placa de circuitos.Debe tenerse en cuenta que quizá usar unmicrocontrolador barato encarezca el resto decomponentes del diseño.

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