introducción a los microprocesadores y microcontroladores

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Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores Camilo A. Infante Universidad Santiago De Cali Palmira, Colombia 2009

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Page 1: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Camilo A. Infante

Universidad Santiago De Cali Palmira, Colombia

2009

Page 2: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Diagrama de bloques General de una Aplicación Electrónica con Procesamiento Digital

Señal Digital (1,0)

Niveles mInimos y Máximos

Variaciones Lineales

Señal Análoga

Señal Digital (1,0)

Presión, Flujo, nivel, Temperatura, etc

Señal Digital (1,0)

Variaciones De Voltaje o Corriente

Page 3: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

TecnologIas usadas en el procesamiento digital

TTL: LOgica Transistor Transistor CMOS: Metal Oxido Semiconductor Complementario ECL: LOgica de Emisor Acoplado

Microprocesadores Microcontroladores DSP’s : Procesador digital de Señales Psoc: Program System on Chip

PAL: Arreglo LOgico programable

GAL: Arreglo lOgico generica

PLDs: Dispositivos de LOgica Programable FPGA: Campos de Matrices de Puertas Programables

Page 4: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

5

Microprocesador: es un circuito de gran escala de integraciOn que contiene la CPU completa de una computadora en un Unico circuito integrado.

Bus de Control

Registros

Unidad de Control

CPU

ALU (Unidad Aritmético

LOgica)

Bus de Direcciones

Bus de Datos

4

Page 5: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

5

Sistema básico Microprocesado

Reloj

CPU

Bus de Direcciones

MEMORIA

Bus de Control

Bus de Datos

UDS. E l S

Page 6: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

5

Sistema Básico de un computador

CPU

Bus de direcciones

Bus de Control

Bus de Datos

Unidades de Memoria:

RAM, ROM, DISCO, ETC

Teclado

Ratôn

Computadora

Puerto de Entrada

Monitor

Puerto

de Salida

Impresora

6

Page 7: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

9 9 9

Historia de los Microprocesadores

Fecha de presentació

n

Velocidad de reloj

Anch o

de bus

Nümero de transistores

Memoria direccionab

le

Breve descripción

4004 15/11/71 108 KHz. 4 bits 2.300 (10 micras) 640 byte Primer chip con manipulación aritmética

8008 1/4/72 108 KHz. 8 bits 3.500 16 KBytes Manipulación Datos/texto

8080 1/4/74 2 MHz. 8 bits 6.000 64 KBytes 10 veces las (6 micras) prestaciones del 8008

8086 8/6/78

5 MHz. 8 MHz. 10 MHz.

16 bits

29.000 (3 micras)

1 MegaByte 10 veces las prestaciones del 8080

8088 1/6/79 5 MHz. 8 MHz.

8 - 16 bits 29.000

Idéntico al 8086 excepto en su bus externo de 8 bits

80286 1/2/82

8 MHz. 10 MHz. 12 MHz.

16 Bits

134.000 (1.5 micras)

16 Megabytes De 3 a 6 veces las prestaciones del 8086

Microprocesador Intel 386 DX® 17/10/85

16 MHz. 20 MHz. 25 MHz. 33 MHz.

32 Bits

275.000 (1 micra) 4 Gigabytes Primer chip x86 capaz de manejar juegos

de datos de 32 bits

Microprocesador Intel 386 SX® 16/6/88

16 MHz. 20 MHz.

32 Bits

275.000 (1 micra) 4 gigabytes

Bus capaz de direccionar 16 bits procesando 32bits a bajo coste

Page 8: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

9 9

Fecha de presentación

Velocidad de reloj

Ancho de bus

Nümero de transistores

Memoria direccionable

Breve descripción

Microprocesador Intel 486 DX® 10/4/89

25 MHz. 33 MHz. 50 MHz.

32 Bits (1 micra, 0.8 micras en 50 MHz.)

4 Gigabytes Caché de nivel 1 en el chip

Microprocesador Intel 486 SX® 22/4/91

16 MHz. 20 MHz. 25 MHz.

33 MHz. 32 Bits 1.185.000 (0.8 micras) 4 Gigabytes Idéntico en diseflo al Intel 486DX,

pero sin coprocesador matemático

Procesador Pentium® 22/3/93

60 MHz. 66 MHz. 75 MHz. 90 MHz. 100 MHz. 120 MHz. 133 MHz. 150 MHz. 166 MHz. 200 MHz.

32 Bits 3,1 millones (0.8 micras) 4 Gigabytes

Arquitectura escalable. Hasta 5 veces las prestaciones del 486 DX a 33 MHz.

Page 9: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

9 9

Fecha de presentación

Velocidad de reloj

Ancho de bus

Nümero de transistores

Memoria direccionable

Breve descripción

Procesador PentiumPro® 27/3/95

150 MHz. 180 MHz. 200 MHz. 64 Bits 5,5 millones

(0.32 micras) 4 Gigabytes Arquitectura de ejecución dinámica con procesador de altas prestaciones

Procesador PentiumII® 7/5/97

233 MHz. 266 MHz. 300 MHz. 64 Bits 7,5 millones

(0.32 micras) 4 Gigabytes S.E.C., MMX, Doble Bus Indep., Ejecución Dinámica

32-bit processors: Pentium Pro, II, Celeron, III, M,

Core

32-bit processors: Pentium 4 range

The 64-bit processors:

EM64T

Pentium Pro, Pentium II, Celeron (Pentium II-based), Pentium III, Pentium II and III Xeon, Celeron (Pentium III Coppermine-based), Celeron (Pentium III Tualatin-based), Pentium M, Celeron M, Intel Core,

Dual-Core Xeon LV: 1) Sossaman 0.065 tm (65 nm) process technology; 2) Variants 2.0 GHz

Pentium 4, Xeon, Mobile Pentium 4-M, Pentium 4 EE, Pentium 4E,

Pentium 4F: 1) 3.2–3.6 GHz

Pentium 4F, D0 and later steppings, Pentium D, Pentium Extreme Edition, Intel Xeon,

Intel Core 2: 1) 0.065 tm (65 nm) process technology; 2) Core 2 Duo T5500 - 1.66 GHz

Page 10: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

MEMORIAS

La memoria es la parte de un sistema que almacena datos binarios en grandes cantidades. Las memorias semiconductoras están formadas por matrices de elementos de almacenamiento que pueden ser Fets, latches o condensadores.

10

Page 11: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17 17

Matriz de almacenamiento de 64 celdas, organizada en tres formas diferentes

2

2

3

3

4 4

5

5

6

6

7

7

1 1

1 2 3 4

8 8

13

14

15

16

61

62

63

64

Matriz 16 X 4 Matriz 64 x 1

3

8

1

2

4

Celda 5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8

Matriz 8X8

Celda: elemento de almacenamiento de 1 bit

Page 12: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17

Dirección y Capacidad de las memorias

1

2

3

4

5

6

7

8 8

1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

La dirección del bit resaltada en gris La dirección del byte resaltada en gris oscuro Oscuro Corresponde a la fila 5, columna 4. corresponde a la fila 3

1

2

3

4

5

6

7

Page 13: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17

Diagrama de Bloques de una memoria

Bus de Direcciones Decodificador

de Direcciones

Matriz de Memoria

Bus de Datos

Lectura Escritura

Señales de control

Page 14: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17

Registro de direcciones

Matriz de Memoria Organizada en Bytes

1 0 0 0 0 1 0

0 1 0 0 0 1 1

1 0 0 1 0 1 0

1 0 0 0 0 0 1

1 1 0 1 0 0 0

0 0 0 1 1 0 1

1 1 1 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0

Registro de datos

101

1

Bus de Direcciones

4

2

0

3

5 6 7

1

0

0

1 1

1 1 1

1

10001101

Bus de datos

2

Lectura Escritura 3 Lectura Escritura

Señales de c3ontrol

Señales de control

1 El código de dirección 101 se coloca en el bus de direcciones y se selecciona la dirección 5

2 El byte de datos se coloca en el bus de datos

3 El comando de escritura o lectura hace que el byte de datos se almacena en la dirección 5, o se lea de la dirección 5, segUn sea la orden de la señal de control.

Page 15: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17

CLASIFICACION DE LAS MEMORIAS

Memoria RAM: (random-Access memory) la memoria de acceso aleatorio es un tipo de memoria en la que se tarda lo mismo en acceder a cualquier direcciOn de memoria y estas se pueden seleccionar en cualquier orden tanto en una operaciOn de lectura como de escritura.

La informaciOn almacenada es volátil, ya que en cuanto se desconecta la alimentaciOn, se pierden datos.

Page 16: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17

Memoria ROM: (read-only memory, memoria de solo lectura) es un tipo de memoria en la que los datos se almacenan de forma permanente o semipermanente. Los datos se pueden leer de una ROM, pero no existe la operaciOn de escritura como en la RAM.

Los datos almacenados permanecen incluso si se desconecta la alimentaciOn, por esta razOn reciben el nombre de no volátiles.

Page 17: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

17 17

Clasificación de la Memoria RAM:

Memoria de

acceso aleatorio (RAM)

SRAM AsIncrona

SRAM De ráfaga Sincronla

(SB SRAM)

DRAM Con modo

Página rápido (FPM SRAM)

DRAM Con salida de

Datos extendida (EDO DRAM)

EDO DRAM En ráfaga (BEDO

DRAM)

DRAM Sincrona (SDRAM)

DDRAM Doble Tasa deTransfer (SDRAM)

(ASRAM)

RAM Dinámica (DRAM)

RAM Estática (SRAM)

Page 18: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

RAM estática (SRAM) : se caracterizan por las celdas de almacenamiento con Flip-Flops que, tIpicamente, se implementan en circuitos integrados con varios transistores MOS (MOSFET). Cuando se aplica alimentaciOn continua a una celda de memoria estática se puede mantener un estado 1 o 0 indefinidamente.

SelecciOn de bit

+Vcc

18

Datos Datos’

Page 19: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

22

RAM dinámica (DRAM): Las celdas de las memorias dinámicas almacenan un bit de datos en un condensador en lugar de un latch, la ventaja de este tipo de celda es que es muy sencilla, lo que permite construir matrices de memoria muy grandes en un chip a un coste por bit mas bajo que el de las memorias estáticas. La desventaja es que el condensador de almacenamiento no puede mantenerse cargado por mucho tiempo y el dato almacenado se pierde a no ser que su carga se refresque periOdicamente.

Columna (lInea de bit)

Fila

19

Page 20: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

22

DDR-RAM, del acrOnimo ingles Double Data Rate, significa memoria de doble tasa de transferencia de datos en castellano. Son mOdulos compuestos por memorias smncronas (SDRAM), disponibles en encapsulado DIMM, que permite la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj.

Page 21: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

22

Page 22: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

22

Ejemplo de algunas memorias RAM comerciales

NOMBRE DE LOS PINES A0 - A15 Adress inputs D0 - D7 Data input/output

DI Data Input DO Data Ouput CS Chip selector WE Escritura /Lectura OE Output Enable

PIN MODO CS WE I/O

NO SELECCION 1 X H-Z ESCRITURA 0 0 Din

LECTURA 0 1 Dout

Page 23: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

24

24

24

Clasificación de la Memoria ROM:

ROM Memoria de solo lectura

ROM PROM PROM ROM

Programable

Borrable por

Borrable de mascara

ultravioleta

Eléctricamente

(PROM)

(EPROM)

(EEPROM)

Page 24: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

24

24

ROM : Memoria de solo lectura

Celda Memoria ROM

La memoria ROM es una memoria programada de forma permanente durante el proceso de fabricación. Una vez que se programa la memoria, esta no puede cambiarse. La mayoria de los circuitos integrados ROM utilizan la presencia o ausencia de una conexión de transistor en una unión fila/columna para presentar un 1 o un 0.

Uno (1) cero (0)

Celdas MOS

Page 25: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

25

0 1 2 6

LIneas de Salida de Datos

0

2

1

14

15

1

0

Fila 1

Fila 2

Fila 14

Fila 15

Fila 0

Matriz ROM de 16 x 8 bits

Decodificador de

Direcciones

LInea de 2

entrada de 4

direcciones

0

8

Page 26: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

27

27

27

SImbolo Lógico de una ROM de 256 x 4

Ao

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

Eo E1

LInea de entrada de

direcciones

ROM 256 x 4

&

Qo Q1 de datos

Q2 Q2

LIneas de salida

Page 27: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

27

27

Dirección De Columna

Habilitación

Del chip E1

Eo

A5

A6

A7

Matriz de memoria 32 x 32

Decodificadores de columna 1 de 8

Decodificador De

Filas 1-32

A0

A1

A2

A3

A4

LInea de entrada de direcciones

Buiffers De Salida

ROM de 1024 bits con una Organización de 256 x 4 Basada en una matriz 32 x 32 Q3 Q2 Q1 Q0

Page 28: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

VDD

28 Columnas

Filas

Memoria PROM: (Memoria de solo lectura Programable):

Utiliza algUn tipo de fundición para almacenar bits, donde un hilo de memoria se funde o se queda intacto para representar un 0 o 1. el proceso de fundición es irreversible: una vez que una PROM ha sido programada no puede cambiarse.

Page 29: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

32

32

32

Page 30: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

32

32

SImbolo Lógico de una EPROM de 2048 x 8

CE/PGM

A0

A1

A2

A4

A5

A0

6

A7 A8

A10

&

EPROM

2048X8

EN

Q0

Qi

Q2

Q3

Q4 Q5

Q6 Q7

Page 31: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

32

32

Programador Universal: Dispositivo electrOnico que permite, leer, borrar y programar, memorias tipo EPROM, EEPROM, FLASH, microcontroladores, PLD´s entre otros.

Borrador de memorias UV EPROM:

Dispositivo electrOnico temporizado, para exponer a luz ultravioleta las memorias EPROM.

Page 32: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

32

32

Memoria FLASH : Son memorias de lectura/escritura de alta densidad no volátil, lo que significa que pueden almacenar los datos indefinidamente en ausencia de alimentaciOn.

Es la memoria ideal , tiene alta capacidad de almacenamiento, permite lectura y escritura, alta velocidad y no volátil.

La célula de memoria flash es monotransistor (MOS), con una puerta de control y una flotante donde se almacenan los electrones (carga)

Page 33: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

33

Pocos electrones = menos carga = 1 almacenado

Muchos electrones = mas carga = 0 almacenado

Célula de almacenamiento De una memoria flash

Drenador

Puerta Flotatente

Puerta de Control SImbolo del

Transistor MOS

Fuente

+VD +VD

Puerta flotante

+VPROG

0V

almacenando un 0 almacenando un 1

Proceso de Almacenamiento De un 1 o 0 en una célula Flash

Durante la programacion

Page 34: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

41

Operación de Lectura de una célula flash de una matriz

+VD

+VREAD

0V

Lectura de un 0

+VD

0V

i

+VREAD

Lectura de un 1

Page 35: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

Operación de Borrado de una célula flash de una matriz

0V

+ERASE

Para borrar una célula, se aplica a la fuente Una tensión suficientemente positiva con Respecto a la puerta de control, con el fin de Extraer la carga de la puerta flotante durante La operación de borrado

Page 36: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

Ejemplo de algunas memorias EPROM comerciales

Vcc = 5V Vpp = 25V

PIN NAMES

A0-A12 Addresses

CE Chip Enable

OE Output Enables

O0 - O7 Outputs

Program PGM VPP Voltage Program

PIN MODO CE OE PGM Vpp Vcc Outputs

Lectura 0 0 1 Vcc Vcc Dout Desactiiado 1 X X Vcc Vcc Alta Z Programacion 0 X 0 Vpp Vcc Din Vrificacion del Programa 0 0 1 Vpp Vcc Dout Promacion Prohibida 1 X X Vpp Vcc Alta Z

Page 37: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

Comparación de los Tipos de Memorias

Tipo de memoria Volátil Alta densidad Celda con un solo transistor

Reescribible en El sistema final

FLASH No SI SI SI

SRAM SI No No Si

DRAM SI Si Si Si

ROM No Si Si No

EPROM No Si Si No

EEPROM No No No Si

Page 38: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

Esquema de Un Sistema Microprocesado

RD WR

CPU Z80

D

A

RD

DECODIFICADOR

ROM CS

DATOS

DIRECCIONES

RD

RAM CS

WR

I/O(8255) CS

RD WR

Page 39: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

MICROPROCESADOR Bus de Datos

Bus de Direcciones

Bus de control

CPU

CU

ALU

REGS

El microprocesador es un circuito integrado que realiza opera raciones de transferencia de datos, control, aritmOticas, lOgicas y tratamientos de las interrupciones mediante la ejecuciOn de instrucciones obtenidas en la memoria.

Page 40: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

DIAGRAMA DE BLOQUES ARQUITECTURA INTERNA DE UN MICROPROCESADOR

Contador de programa

Registro de Programa

Registro de Codigo de

Instrucciones

RELOJ

BUS DEL SISTEMA Bus de Control Bus de Direcciones Bus de Datos

ALU

Registro A Registro B Registro Induce X Sp Puntero De Pila Registro Status

Page 41: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

41

41

BLOQUES FUNCIONALES DE UN PROCESADOR:

U Unidad de cálculo (ALU): para la ejecuciOn de operaciones aritmOtico y lOgicas.

U Unidad de control (UC): capaz de coordinar el funcionamiento de todo el sistema y de tomar decisiones en funciOn de resultados previos.

U Sistema de Memoria: para la obtenciOn de instrucciones (Programa) y almacenamiento de informaciOn (variables del programa).

U Un Sistema de Entradas/Salidas: para establecer la comunicaciOn con el mundo exterior (recepciOn de Ordenes, datos, y entrega de resultados tanto de carácter analOgico como digital).

Page 42: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

reloj n R0

n R1

R2 n n

R3

n R4

n R5

n n

R6 Datos de entrada

0

0 7 0 7

Decodificadores

7 Selección

Mux SB Mux Selección SA

B A

S

V Z C

Unidad Aritmética

y Lógica

Selección de Operación

F Bits de estado

Selección del Destino

D

Unidad de Corrimiento Selección de Corrimiento H

n Datos de

Salida

42

Page 43: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

45 45 45

BLOQUES FUNCIONALES:

Programa: un conjunto de instrucciones que especifica las Operaciones, operándos y la secuencia en que ocurrirá el procesamiento. La tarea del procesamiento se modifica especificando un programa con instrucciones diferentes o con las mismas instrucciones y diferentes datos.

Set De Instrucciones: Conjunto de instrucciones u ordenes propias de cada computadora. Cada una de estas instrucciones tiene su propio cOdigo que l identifica.

Código de Instrucción: es un grupo de bits, que indica a la computadora la operaciOn especifica a realizar.

Page 44: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

45 45

LENGUAJE DE MAQUINA

Page 45: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

45 45

Set de Instrucciones MInimo

Ejemplo: Escriba un programa que realice la siguiente operación:

83H – (52H ~ 25H) y almacene el resultado en la direccion : FAH

LDI 52H Carga en el acumulador (Registro A) ADI 25H Suma 25 al Acumulador CMA ComplementaAcumulador INA Incrementa Acumulador ADI 83H Suma 83 STA FAH Almacena el resultado del Acumulador

en la posición de memoria FAH

Page 46: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

PC-H M-prog M-dat

PC-L

AR-H

AR-L DR

IR ACR Bus ctr

ALU

C

Z

N

P S-UNIT

uProcesador Básico

Máquina de estados

Bus dir A0…An

Bus dat D0...D7

Ejecución interna de instrucciones por un microprocesador básico

Page 47: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

AR-H

PC-H

AR-L

PC-L

IR

C

Z

ACR

N

P S-UNIT

ALU

DR

Bus dir A0…An

M-prog

Bus dat D0…D7

M-dat

And A,Inm 30H Add A,Inm 20H Mov A,Inm 10H JMP, Dir16b 40H

And A,Direct 31H Add A,Direct 21H Mov A,Direct 11H JZ,Dir8b 41H

Or A,Inm 32H Sub A,Inm 22H Mov A,@ptr 12H JC,Dir8b 42H

Or A,Direct 33H Sub A,Direct 23H Mov Direct,A 13H JNZ,Dir8b 43H

Xor A,Inm 34H Inc A 24H Mov Direct,Inm 14H JNC,Dir8b 44H

Xor A,Direct 35H Dec A 25H Srl A 50H Rrl A 52H

Cmp A 36H

Srr A 51H Rrr A 53H

Page 48: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

AR-H

PC-H

AR-L

PC-L

IR

C

Z

ACR

N

P S-UNIT

ALU

DR

Bus dir A0…An

M-prog

Bus dat D0…D7

M-dat

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 49: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

AR-H

PC-H

AR-L

PC-L

IR

C

Z

ACR

N

P

S-UNIT

ALU

DR

Bus dir A0…An

M-prog

Bus dat D0…D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Compilación

Contenido

10H

5FH

20H

24H

37H

50H

13H

10H

Dir

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Page 50: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

AR-H

PC-H

AR-L

PC-L

IR

C

Z

ACR

N

P

S-UNIT

ALU

DR

Bus dir A0…An

Dir Conteni do

0000 10H

0001 37H

0002 20H

0003 5FH

0004 13H

0005 10H

0006 24H

0007 50H

M-prog

Programación de la memoria

Bus dat D0…D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

Dir Contenido

0000 10H

0001 37H

0002 20H

0003 5FH

0004 13H

0005 10H

0006 24H

0007 50H

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Compilación

Page 51: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H M-dat Dir Conteni

do

PC-L 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR ACR Bus ctr Toda máquina de estados posee

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

una señal de inicialización o reset. En los microprocesadores este reset inicializa los registros internos del procesadora un estado predeterminado, y prepara al microprocesador para ir en bUsqueda de la primera instrucción a ser ejecutada.

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

La primera instrucción se encuentra en la posición 0000H de la memoria de programa ó en otra segUn sea la inicialización del contador de programa o PC

Page 52: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

AR-H

PC-H

AR-L

PC-L

IR

C

Z

ACR

N

P

S-UNIT

ALU

DR

Bus dir A0…An

Para c a d a u n a d e l a s instrucciones existen dos fases:

1.Fase de captura

2.Fase de ejecución

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 53: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

PC-H =00

PC-L=00

AR-H

AR-L

IR

C

Z

ACR

N

P

S-UNIT

ALU

DR

Bus dir A0…An

1. El microprocesador direcciona la primera posicion de memoria de programa

Fase de captura:

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 54: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=00 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 10H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR ACR Bus ctr Fase de captura:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

1.El microprocesador direcciona la primera posición de memoria de programa

2.El contenido de dicha dirección se lee de la memoria y se almacena en el registro de datos DR. Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 55: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=00 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 10H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=10H ACR Bus ctr Fase de captura:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

1.El microprocesador direcciona la primera posición de memoria de programa

2.El contenido de dicha dirección se lee de la memoria y se almacena en el registro de datos DR.

3.El contenido del registro DR se transfiere al registro IR

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 56: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=00 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 10H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=10H ACR Bus ctr Fase de captura:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

1.El microprocesador direcciona la primera posición de memoria de programa

2.El contenido de dicha dirección se lee de la memoria y se almacena en el registro de datos DR.

3.El contenido del registro DR se transfiere al registro IR

4.El contador de programa se incrementa para accesar la siguiente posición de memoria

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 57: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=01 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 10H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=10H ACR Bus ctr Fase de captura:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

1.El microprocesador direcciona la primera posición de memoria de programa

2.El contenido de dicha dirección se lee de la memoria y se almacena en el registro de datos DR.

3.El contenido del registro DR se transfiere al registro IR

4.El contador de programa se incrementa para accesar la siguiente posición de memoria

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Estos pasos se denominan micro-

operaciones y son ejecutadas por Ia

máquina de estados

Page 58: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=01 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 37H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=10H ACR Bus ctr Fase de ejecución:

Dependiendo del código de

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

operación, la mãquina de estados ejecuta una secuencia de estados determinada.

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

• Identificado el tipo de direccionamiento, el dato direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 59: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

desplazamient o.

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=01 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 37H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=10H ACR = 37H Bus ctr Fase de ejecución:

Dependiendo del código de

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

operación, la mãquina de estados ejecuta una secuencia de estados determinada.

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

·Identificado el tipo de direccionamiento, el dato direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro ACR (Acumulador), esto obligando a la ALU a realizar una operación de transferencia al igual que en la unidad de

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 60: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

desplazamient o.

Page 61: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

desplazamient o.

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=02 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 37H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=10H ACR = 37H Bus ctr Fase de ejecución:

Dependiendo del código de

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

operación, la mãquina de estados ejecuta una secuencia de estados determinada.

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

·Identificado el tipo de direccionamiento, el dato direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro ACR (Acumulador), esto obligando a la ALU a realizar una operación de transferencia al igual que en la unidad de

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

3. El contenido del registro PC se incrementa nuevamente para estar listo para la próxima captura de instrucción

Page 62: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

desplazamient o.

Page 63: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

desplazamient o.

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

PC-H=00

PC-L=02

IR=10H

AR-H

AR-L

C

ACR = 37H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 20H

Bus dir A0…An

Fase de captura: • El dato contenido en la

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat D0...D7

M-dat

Dir Contenido

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 64: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=03 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 20H 24H 0006

0007 50H

Bus dat D0...D7

IR=20H ACR = 37H Bus ctr Fase de captura:

·El dato contenido en la

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR.

·El contador de programa se incrementa de nuevo Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 65: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=03 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 5FH 24H 0006

0007 50H

Bus dat D0...D7

IR=20H ACR = 37H Bus ctr Fase de captura:

·El dato contenido en la

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR.

·El contador de programa se incrementa de nuevo Fase de ejecución: Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

·Interpretada la instrucción por la mãquina de estados, se transfiere el dato de la memoria al registro de datos DR.

Page 66: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=03 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 5FH 24H 0006

0007 50H

Bus dat D0...D7

IR=20H ACR = 37H Bus ctr Fase de captura:

·El dato contenido en la

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR.

·El contador de programa se incrementa de nuevo Fase de ejecución: Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

·Interpretada la instrucción por la mãquina de estados, se transfiere el dato de la memoria al registro de datos DR.

·La mãquina de estados ordena a la ALU que ejecute la operación de adición entre el ACR y DR. La unidad de corrimiento ejecuta una operación de transferencia y el

Page 67: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

result ado se almac ena de nuevo en el registr o ACR

Page 68: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=03 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 5FH 24H 0006

0007 50H

Bus dat D0...D7

IR=20H ACR = 96H Bus ctr Fase de captura:

·El dato contenido en la

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR.

·El contador de programa se incrementa de nuevo Fase de ejecución: Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

·Interpretada la instrucción por la máquina de estados, se transfiere el dato de la memoria al registro de datos DR.

·La máquina de estados ordena a la ALU que ejecute la operación de adición entre el ACR y DR. La unidad de corrimiento ejecuta una operación de transferencia y el resultado se almacena de nuevo en el registro ACR

Page 69: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=04 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 5FH 24H 0006

0007 50H

Bus dat D0...D7

IR=20H ACR = 96H Bus ctr Fase de captura:

·El dato contenido en la

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR.

·El contador de programa se incrementa de nuevo Fase de ejecución: Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

3. Se incrementa de nuevo el contador de programa para accesar a la siguiente instrucción almacenada en memoria

Page 70: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

PC-H=00

PC-L=04

IR=20H

AR-H

AR-L

C

ACR = 96H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 13H

Bus dir A0…An

Fase de captura: • El dato contenido en la

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat D0...D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 71: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

PC-H=00

PC-L=04

IR=13H

AR-H

AR-L

C

ACR = 96H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 13H

Bus dir A0…An

Fase de captura: ·El dato contenido en la

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat D0...D7

M-dat

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 72: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=05 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H 20H 0002

0003 5FH

AR-L 13H 0004

0005 10H DR = 13H 24H 0006

0007 50H

Bus dat D0...D7

IR=13H ACR = 96H Bus ctr Fase de captura:

·El dato contenido en la

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

nueva dirección de memoria direccionado por el PC se almacena en el registro DR.

·El contenido del registro DR se transfiere al registro IR

·Se incrementa el contador de programa PC Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 73: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

Máquina de estados

PC-H=00

PC-L=05

IR=13H

AR-H

AR-L

C

ACR = 96H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 10H

Bus dir A0…An

Fase de ejecución:

• Interpretado el código de instrucción, la mãquina de estados lee la siguiente posición de memoria y el dato se almacena en DR.

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 74: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

AR-H =00

Máquina de estados

PC-H=00

AR-L=10

PC-L=05

IR=13H

C

ACR = 96H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 10H

Bus dir A0…An

Fase de ejecución:

• El contanido en DR es una dirección de memoria, por lo que esta se transfiere al registro de direcciones AR.

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M-dat

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 75: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00 M-dat

Dir Conteni do

PC-L=06 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 10H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=13H ACR = 96H Bus ctr Fase de ejecución:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

·El contanido en DR es una dirección de memoria, por lo que esta se transfiere al registro de direcciones AR.

·Se incrementa el contenido del PC, se direcciona la memoria de datos con la dirección contenida en AR y se ordena a la ALU y a la S-UNIT a realizar una operación de transferencia para poner el contenido del ACR en el bus de datos

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 76: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Conteni do

Dir

PC-L=06 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 10H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=13H ACR = 96H Bus ctr Fase de ejecución:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0005 10H

0006 Inc A

0007 SrI A

·El contanido en DR es una dirección de memoria, por lo que esta se transfiere al registro de direcciones AR.

·Se incrementa el contenido del PC, se direcciona la memoria de datos con la dirección contenida en AR y se ordena a la ALU y a la S-UNIT a realizar una operación de transferencia para poner el contenido del ACR en el bus de datos

·Se escribe en la memoria de datos el contenido del acumulador

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 77: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

AR-H =00

Máquina de estados

PC-H=00

AR-L=10

PC-L=06

IR=13H

C

ACR = 96H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 24H

Bus dir A0…An

Fase de captura:

• Se reestablece el bus de direcciones al PC y se carga el contenido de la nueva dirección de memoria de programa en el registro DR

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 78: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00

Conteni do

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir

PC-L=07 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 24H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=24H ACR = 96H Bus ctr Fase de captura:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0005 10H

0006 Inc A

0007 Srl A

·Se reestablece el bus de direcciones al PC y se carga el contenido de la nueva dirección de memoria de programa en el registro DR

·Se transfiere el contenido de DR al registro IR y se incrementa el PC

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 79: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

AR-H =00

Máquina de estados

PC-H=00

AR-L=10

PC-L=07

IR=24H

C

ACR = 96H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 24H

Bus dir A0…An

Fase de ejecución:

• La mãquina de estados ordena a la ALU incrementar el acumulador y el resultado se almacena de nuevo en el registro ACR

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0007 SrI A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 80: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

AR-H =00

Máquina de estados

PC-H=00

AR-L=10

PC-L=07

IR=24H

C

ACR = 97H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 24H

Bus dir A0…An

Fase de ejecución:

• La mãquina de estados ordena a la ALU incrementar el acumulador y el resultado se almacena de nuevo en el registro ACR

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0007 SrI A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 81: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

uProcesador Básico

Bus ctr

AR-H =00

Máquina de estados

PC-H=00

AR-L=10

PC-L=07

IR=24H

C

ACR = 97H

Z

N

P

S-UNIT

ALU

DR = 50H

Bus dir A0…An

Fase de captura:

• Se carga el contenido de la memoria de programa en el registro DR

0000

0001

0002

0003

0004

0005

0006

0007

Dir

M-prog Conteni

do

20H

5FH

24H

37H

50H

10H

13H

10H

Bus dat

D0...D7

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0007 SrI A

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 82: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00

Conteni do

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir

PC-L=08 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 50H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=50H ACR = 97H Bus ctr Fase de captura:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0007 SrI A

·Se carga el contenido de la memoria de programa en el registro DR

·Se transfiere el contenido de DR al registro IR y se incrementa el contador de programa

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A SrI A

Page 83: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M prog PC-H=00

Conteni do

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir

PC-L=08 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 50H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=50H 10010111b

ACR = 97H Bus ctr Fase de ejecución:

Máquina de estados

ALU 10010111b

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

• Interpretada la instrucción, la mãquina de estados ordena a la ALU realizar una operación de transferencia y a la unidad de corrimiento que desplaza el dato es su entrada a la izquierda una posición.

00101110b Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 84: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M prog PC-H=00

Conteni do

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir

PC-L=08 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 50H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=50H 00101110b

ACR = 2EH Bus ctr Fase de ejecución:

Máquina de estados

ALU 00101110b

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

·Interpretada la instrucción, la mãquina de estados ordena a la ALU realizar una operación de transferencia y a la unidad de corrimiento que desplaza el dato es su entrada a la izquierda una posición.

·El resultado se almacena de nuevo en el registro ACR

00101110b Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 85: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

M-prog PC-H=00

Conteni do

M d a t

Dir Conteni do

000E XXH

000F XXH

0010 96H

0011 XXH

0012 XXH

Dir

PC-L=08 10H 0000 Bus dir A0…An

0001 37H

AR-H =00 20H 0002

0003 5FH

AR-L=10 13H 0004

0005 10H DR = 50H 24H 0006

0007 50H

Bus dat

D0...D7 IR=50H ACR = 2EH Bus ctr Fase de ejecución:

Máquina de estados

ALU

P

N

Z

C

S-UNIT

uProcesador Básico

Dir Contenido

0000 Mov A

0001 ,#37H

0002 Add A

0003 ,#5FH

0004 Mov Dir,A

0005 10H

0006 Inc A

·Interpretada la instrucción, la mãquina de estados ordena a la ALU realizar una operación de transferencia y a la unidad de corrimiento que desplaza el dato es su entrada a la izquierda una posición.

·El resultado se almacena de nuevo en el registro ACR

·Se finaliza la ejecución de esta parte de programa y se continua con el resto.

Programa

Mov A,#37H Add A,#5FH Mov 10H,A Inc A Srl A

Page 86: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Microcontroladores

Un microcontrolador integra la CPU y todos los periféricos en un mismo chip. El programador se desentiende de una gran cantidad de dispositivos y se concentra en el programa de trabajo.

Puerto Paralelo

CPU CONVERTIDOR A/D

CONVERTIDOR D/A

Temporizador

MEMORIA RAM

MEMORIA ROM

Puerto Serie

83

Page 87: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Clasificación de Los Microcontroladores CARACTERISTICAS DE LOS MICROCONTROLADORES

U Un sistema con estructura integrada.

U Gran capacidad para atender interrupciones en cuanto a rapidez y gestiOn de prioridades.

U Arquitectura dotada para el multiprocesamiento.

U Memoria RAM y ROM interna de gran capacidad, y facilidad para adicionar memoria externa.

U Controladores de periféricos adaptados para aplicaciones especIficas y cada vez más inteligentes.

U VersiOn de bajo consumo para aplicaciones especiales.

U inmunidad al ruido eléctrico.

U EjecuciOn rápida y eficiente de instrucciones.

U Lmneas de Entrada/Salida programables.

Page 88: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Clasificación de Los Microcontroladores

85

> Propósito general > DSP (Digital Signal Processor). > ASIP (Application Specific Integrated Processor). > Otros

Por la Arquitectur

a

ClasificaciOn de los Microcontroladores

> Gama Baja > Gama Media > Gama Alta > Multiprocesador

Por las Prestacione

s

Por la Tecnología

> Alimentación > Consumo > Frecuencia

Page 89: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Clasificación de Los Microcontroladores

87

Aplicación de Los Microcontroladores

La industria : RegulaciOn,

Automatismos, RobOtica, Control de procesos, Control de inyecciOn

Informática: Impresoras,

Plotters CDROM

Seguridad : Control de encendido,

Alarmas, Control de energia,

Remoto de electrodomésticos, etc.

Imagen y Sonido: Procesamiento de Señales

control de los motores Luces RobOticas,

vIdeo, etc.

Aplicaciones Tipicas de un

microcontrolador

OTROS: En medicina.

En aplicaciones militares.

En edificios inteligentes.

Electrodomésticos: Calefactores, lavadoras,

lavavajillas, etc.

Oficina: fax fotocopiadoras.

86

Page 90: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Clasificación de Los Microcontroladores

87

Las casas fabricantes de pC más conocidas en el mercado actualmente son:

Motorola

Intel

Zilog

Microchip

National Semiconductor

Mitsubishi

Rockwell

Dallas

Page 91: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Clasificación de Los Microcontroladores

87

Familias de Microcontroladores

Algunas Familias de Microcontroladores:

MCS-48 INTEL MCS-51

Microchip

68XX Motorola 68HC11

Zilog

PIC16FXX PIC18FXX

Z8XX Z8608 Z8603

88

Page 92: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

92 92 92

SELECCION DEL MICROCONTROLADOR

Fabricante

PINES DE ENTRADA SALIDA ·Digitales ·Analogos

Memoria de Datos (bus de datos) Memoria de programa

Velocidad de procesamiento

CaracterIsticas, que definen la utilización de un microcontrolador en una aplicación especifica

Alimentación de voltaje

Hardware externo

Periféricos

Precio

Page 93: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

92 92

Tipos de Arquitectura:

Arquitectura Von-Neuman:

Los p C. Von-Neuman tienen un solo bus de datos por el cual circulan instrucciones y datos. Las instrucciones del programa y los datos se guardan conjuntamente en una memoria comUn.

Cuando la CPU se dirige a la memoria principal, primero saca la instrucciOn y después saca los datos necesarios para ejecutarla, esto retarda el funcionamiento de la CPU.

MEMORIA

CPU BUS DE DATOS

8

INSTRUCCIONES

+

DATOS

BUS DE DIRECCIONES

Page 94: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

92 92

•Arquitectura Harvard:

Los p C. Harvard tienen separados el bus de datos y el bus de instrucciOn. Esto permite el proceso paralelo:

Cuando una instrucciOn esta siendo "captada", la instrucciOn actual está utilizando el bus de datos.

Una vez que la instrucciOn actual está finalizada, la siguiente instrucciOn está disponible dentro de la CPU. Este procedimiento de trabajo permite una ejecuciOn más rápida.

BUS DE DIRECCIONES DE INSTRUCCIONES

BUS DE DIRECCIONES

DE DATOS

CPU 9

10

8 14

BUS DE BUS DE DATOS INSTRUCCIONES

MEMORIA DATOS

MEMORIA DE INSTRUCCIONES

Page 95: Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

92 92

Juego de Instrucciones:

RISC (Reduced Instruction Set Computers)

CISC ( Complex Instruction Set Computer)

SISC (Specific Instruction Set Computer)