INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA

GUTIERREZ

CRESUD ACALA

ASESOR:

Ing. José Amado de Paz

MATERIA

Sistema programable

UNIDA 4

TEMA

PUERTOS Y BUSES DE COMUNICACIÓN

PARA MICROCONTROLADORES

ALUMNA

Vargas Pérez María de los Ángeles

MATRICULA

12270303 A

14° Cuatrimestre

ACALA CHIAPAS

JULIO DEL 2015

1. INTRODUCCIÓN

Los Microcontroladores contienen en su interior diversos circuitos de interfaz tales

como puertos paralelos, puerto serie y circuitos de control de la transferencia en

esta ocasión hablaremos de sus puertos y buses de comunicación las cuales

mencionaremos los tipos que hay, como funcionan su programación etc.

2. PUERTOS Y BUSES DE COMUNICACIÓN

PARA MICROCONTROLADORES.

2.1. TIPOS DE PUERTOS.

Puertos de comunicación Hay una enorme cantidad de otros buses disponibles

para la industria automotriz (linbus) o de medios audiovisuales como el i2s, IEEE

1394. Es usuario se los encontrará cuando trabaje en algún área especializada

Puerto serie.

Este periférico está presente en casi cualquier microcontrolador, normalmente en

forma de UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) o USART

(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) dependiendo de si

permiten o no el modo sincrónico de comunicación.

El destino común de este periférico es la comunicación con otro microcontrolador

o con una PC y en la mayoría de los casos hay que agregar circuitos externos

para completar la interfaz de comunicación. La forma más común de completar el

puerto serie es para comunicarlo con una PC mediante la interfaz EIA-232 (más

conocida como RS-232), es por ello que muchas personas se refieren a la UART o

USART como puerto serie RS-232, pero esto constituye un error, puesto que este

periférico se puede utilizar para interconectar dispositivos mediante otros

estándares de comunicación. En aplicaciones industriales se utiliza

preferiblemente RS-485 por su superior alcance en distancia, velocidad y

resistencia al ruido.

SPI.

Este tipo de periférico se utiliza para comunicar al microcontrolador con otros

microcontroladores o con periféricos externos conectados a él, por medio de una

interfaz muy sencilla. Hay solo un nodo controlador que permite iniciar cualquier

transacción, lo cual es una desventaja en sistemas complejos, pero su sencillez

permite el aislamiento galvánico de forma directa por medio de opto acopladores.

I2C.

Cumple las mismas funciones que el SPI, pero requiere menos señales de

comunicación y cualquier nodo puede iniciar una transacción. Es muy utilizado

para conectar las tarjetas gráficas de las computadoras personales con los

monitores, para que estos últimos informen de sus prestaciones y permitir la

autoconfiguración del sistema de vídeo.

USB.

Los microcontroladores son los que han permitido la existencia de este sistema de

comunicación. Es un sistema que trabaja por polling (monitorización) de un

conjunto de periféricos inteligentes por parte de un amo, que es normalmente un

computador personal. Cada modo inteligente está gobernado inevitablemente por

un microcontrolador.

Ethernet.

Artículo principal: Ethernet Es el sistema más extendido en el mundo para redes

de área local cableadas. Los microcontroladores más poderosos de 32 bits se

usan para implementar periféricos lo suficientemente poderosos como para que

puedan ser accesados directamente por la red. Muchos de los enrutadores

caseros de pequeñas empresas están construidos en base a un microcontrolador

que hace del cerebro del sistema.

Can.

Este protocolo es del tipo CSMA/CD con tolerancia a elevados voltajes de modo

común y orientado al tiempo real. Este protocolo es el estándar más importante en

la industria automotriz (OBD). También se usa como capa física del "field bus"

para el control industrial.

2.2. PROGRAMACIÓN DE PUERTOS.Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las

órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales,

los cuales cumplen una tarea específica. Cuenta con 4 de las partes que hacen

funcional a una computadora, las cuales son:

 

Memoria ROM (Memoria de sólo lectura)

Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio)

Puertos de entrada/salida (I/O)

Lógica de control Coordina la interacción entre los demás bloques. En este trabajo

se abordara la parte de los Puertos de entrada y de salida.

Puertos de Entrada y Salida.

En las aplicaciones de control y comunicaciones, en las que se utilizan los

microcontroladores, se deben de ejecutar gran cantidad de tareas de entrada y

salida, por lo cual es necesario que se disponga de un gran número de terminales

dedicados a esto. Los Microcontroladores contienen en su interior diversos

circuitos de interfaz tales como puertos paralelos, puerto serie y circuitos de

control de la transferencia.

Comunicación.

Con objeto de dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros

dispositivos externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistemas,

buses de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas

y protocolos, fueron creados lo puertos de comunicación.

Tipos de puertos.

Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente realizar las

tareas relacionadas con la comunicación, entre los que destacan:

UART, adaptador de comunicación serie asíncrona.

USART, adaptador de comunicación serie síncrona y asíncrona

Puerta paralela esclava para poder conectarse con los buses de otros

microprocesadores.

USB (Universal Serial Bus), que es un moderno bus serie para los PC.

Bus I2C, que es un interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips.

CAN (ControllerArea Network), para permitir la adaptación con redes de

conexionado multiplexado desarrollado conjuntamente por Bosch e Intel para el

cableado de dispositivos en automóviles. En EE.UU. se usa el J185O.

Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en

microcontroladores son. Ensamblador. Los fabricantes suelen proporcionar el

programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede

encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares.

Compilador. Las versiones más potentes suelen ser muy caras, aunque para los

microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas

e incluso compiladores gratuitos. Depuración: Debido a que los microcontroladores

van a controlar dispositivos físicos, los desarrolladores necesitan herramientas que

les permitan comprobar el buen funcionamiento del microcontrolador cuando es

conectado al resto de circuitos. Simulador. Son capaces de ejecutar en un PC

programas realizados para el microcontrolador.

Los simuladores permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de un

programa, siendo ideales para la depuración de los mismos Placas de evaluación.

Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen

conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el

microcontrolador.

Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a los

pines de E/S, etc. Emuladores en circuito. Se trata de un instrumento que se

coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se

alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero

para la tarjeta de aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que

luego irá en el zócalo.

2.3. APLICACIONES DE PUERTOS.

También conocidos como puertos de E/S, generalmente agrupadas en puertos de

8 bits de longitud, permiten leer datos del exterior o escribir en ellos desde el

interior del microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos

simples como relés, LED, o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador.

Algunos puertos de E/S tienen características especiales que le permiten manejar

salidas con determinados requerimientos de corriente, o incorporan mecanismos

especiales de interrupción para el procesador. Típicamente cualquier pin de E/S

puede ser considerada E/S de propósito general, pero como los

microcontroladores no pueden tener infinitos pines, ni siquiera todos los pines que

queramos, las E/S de propósito general comparten los pines con otros periféricos.

Para usar un pin con cualquiera de las características a él asignadas

debemosconfigurarlo mediante los registros destinados a ellos.

2.4. ESTÁNDARES DE BUSES.

BUS S100

El bus S-100, IEEE696-1983 (retirado), fue uno de los primeros bus de datos

diseñado en 1974como parte del Altair 8800, generalmente considerado el primer

"ordenador personal". El bus S-100 fue el primer bus estándar de la industria para

los fabricantes de microordenadores, y los ordenadores S-100, procesadores y

tarjetas periféricas, fueron producidos por varios fabricantes.

BUS SPI

El bus de interfaz con periféricos serie (SPI) fue desarrollado originalmente por

Motorola en los últimos años de los 80 para sus microcontroladores de la serie

68000. Debido a la simplicidad y al renombre del bus, muchos otros fabricantes

han adoptado el estándar a lo largo de los años. Ahora se puede encontrar en una

amplia variedad de componentes usados comúnmente en el diseño de sistemas

embebidos. El bus SPI se utiliza sobre todo entre los microcontroladores y sus

dispositivos periféricos inmediatos. Se encuentra comúnmente en los teléfonos

móviles, PDAs y otros dispositivos móviles que comunican datos entre la CPU, el

teclado, la pantalla y los chips de memoria.

Manejo del bus

Existen tres tipos de buses:

Dirección: Se utiliza para seleccionar al dispositivo con el cual se quiere

trabajar o en el caso de las memorias, seleccionar el dato que se desea leer o

escribir.

Datos. Es por donde es transportada la información

Control: Se utiliza para gestionar los distintos procesos de escritura lectura y

controlar la operación de los dispositivos del sistema.

-Bus de Direcciones: Este es un bus unidireccional debido a que la información

fluye es una sola dirección, de la CPU a la memoria ó a los elementos de entrada

y salida. La CPU sola puede colocar niveles lógicos en la n líneas de dirección,

con la cual se genera 2n posibles direcciones diferentes. Cada una de estas

direcciones corresponde a una localidad de la memoria ó dispositivo de E / S.

Los microprocesadores 8086 y 8088 usados en los primeros computadores

personales (PC) podían direccionar hasta 1 megabyte de memoria (1.048.576

bytes). Es necesario contar con 20 líneas de dirección. Para poder manejar más

de 1 megabyte de memoria , en los computadores AT (con procesadores 80286)

se utilizó un bus de direcciones de 24 bits, permitiendo así direccionar hasta 16

MB de memoria RAM (16.777.216 bytes). En la actualidad los procesadores

80386DX pueden direccionar directamente 4 gigabytes de memoria principal y el

procesador 80486DX hasta 64 GB.

-Bus de Datos: Este es un bus bidireccional, pues los datos pueden fluir hacia ó

desde la CPU. Los m terminales de la CPU, de D0 - Dm-1, pueden ser entradas ó

salidas, según la operación que se esté realizando (lectura ó escritura) . En todos

los casos, las palabras de datos transmitidas tiene m bits de longitud debido a que

la CPU maneja palabras de datos de m bits; del número de bits del bus de datos,

depende la clasificación del microprocesador.

En algunos microprocesadores, el bus de datos se usa para transmitir otra

información además de los datos por ejemplo, bits de dirección ó información de

condiciones. Es decir, el bus de datos es compartido en el tiempo ó multiplexado.

En general se adoptó 8 bits como ancho estándar para el bus de datos de los

primeros computadores PC y XT. Usualmente el computador transmite un carácter

por cada pulsación de reloj que controla el bus (bus clock), el cual deriva sus

pulsaciones del reloj del sistema (systemclock). Algunos computadores lentos

necesitan hasta dos pulsaciones de reloj para transmitir un carácter.

Los computadores con procesador 80286 usan un bus de datos de 16 bits de

ancho, lo cual permite la comunicación de dos caracteres o bytes a la vez por

cada pulsación de reloj en el bus. Los procesadores 80386 y 80486 usan buses de

32 bits. El PENTIUM de Intel utiliza bus externo de datos de 64 bits, y uno de 32

bits interno en el microprocesador.

-Bus de Control: Este conjunto de señales se usa para sincronizar las actividades

y transacciones con los periféricos del sistema. Algunas de estas señales, como R

/ W, son señales que la CPU envía para indicar qué tipo de operación se espera

en ese momento. Los periféricos también pueden remitir señales de control a la

CPU, como son INT, RESET, BUS RQ.

Las señales más importantes en el bus de control son las señales de cronómetro,

que generan los intervalos de tiempo durante los cuales se realizan las

operaciones. Este tipo de señales depende directamente del tipo del

microprocesador.

CONCLUSIÓN

Los puertos y buses de comunicación para microcontroladores nos ofrecen las

funciones relativas que tienen que ver con la entrada que reciben estos

dispositivos y a la salida que tiene Mediantes estos, el microcontroladores se dota

de una forma para comunicarse los cuales son programables con diversos

lenguajes de programación cuenta con la característica especiales; Los buses

funcionan como puente entre el microcontrolador y el periférico con el que se

desea conectar.

Bibliografías

http://www.itpn.mx/recursosisc/7semestre/sistemasprogramables/Unidad%20V.pdf

https://johntapia.wordpress.com/2008/11/21/comunicacion-en-microcontroladores-pic/

https://prezi.com/ag1hvvwjnksm/copy-of-54-estandares-de-bus-y-55-manejo-del-bus/

http://www.seguridadaerea.gob.es/media/3785403/modulo05_cap04.pdf

http://es.slideshare.net/siscorma/tipos-de-buses

http://ocw.uv.es/ingenieria-y-arquitectura/sistemas-electronicos-para-el-tratamiento-de-la-informacion/seti_materiales/seti5_ocw.pdf