Practica 1. Microcontroladores: Definición y arquitectura de un microcontrolador PDF

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El Microcontrolador es un circuito integrado que es el componente principal de una aplicación embebida. Es como una pequeña computadora que incluye sistemas para controlar elementos de entrada/salida. También incluye a un procesador y por supuesto memoria que puede guardar el programa y sus variable...

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Instituto Politécnico Nacional Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos No.1 “Gonzalo Vázquez Vela” Sistemas de Control Eléctrico Laboratorio de Instalaciones Eléctricas Residenciales.

Practica N°1 Definición y arquitectu ra de un microcont rolador,

Profesor Titular: Víctor Manuel Ávila Ávila Nombre: Romero Resendiz Diana Geraldine Grupo: 5IM32 Fecha de Realización: 23/ 08 / 2021 Fecha de Entrega: 30 / 08 / 2021

Competencia general: Los equipos exponen la definición de microcontrolador su importancia, así como los elementos principales que lo conforman. Introducción teórica

El Microcontrolador es un circuito integrado que es el componente principal de una aplicación embebida. Es como una pequeña computadora que incluye sistemas para controlar elementos de entrada/salida. También incluye a un procesador y por supuesto memoria que puede guardar el programa y sus variables (flash y RAM). Funciona como una mini PC. Su función es la de automatizar procesos y procesar información. El microcontrolador se aplica en toda clase de inventos y productos donde se requiere seguir un proceso automático dependiendo de las condiciones de distintas entradas.

Elementos de un Microcontrolador Un microcontrolador al menos tendrá:   

Microprocesador. Periféricos (unidades de entrada/salida). Memoria.

Periféricos. Los periféricos son los circuitos digitales que nos permiten una interacción con el mundo «exterior» al microcontrolador. Su función es la de poder habilitar o deshabilitar las salidas digitales, leer sensores analógicos, comunicación con terminales digitales o sacar señales analógicas de una conversión digital. 

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Puertos de entrada/salida paralelos. Los puertos están relacionados al tamaño del procesador, es decir que un puerto de 8 bits es porque el procesador es de 8 bits. Un procesador de 64 bits, tiene la capacidad de tener un puerto de 64 bits. Puertos seriales. Nos permiten transformar la información digital paralela (bytes de información) en tramas que se pueden transferir por una o varias líneas de comunicación. Existen por ejemplo: puerto serial, i2c, SPI, USB, CAN, etc. Periféricos analógicos. Como los que convierten señales analógicas a digitales (ADC) o señales digitales a analógicas (DAC) o comparadores analógicos.

Tipos de Memoria. 

La memoria está dividida en tres. La memoria para el programa (FLASH), la memoria para los datos o variables del programa (RAM) y la memoria para configuraciones o no volátil (EEPROM).

Material y equipo:  Computadora personal  Cañón de proyección  Pizarrón  Plumones  Software  Instrumento de evaluación formativa Desarrollo de la práctica La arquitectura de un microcontrolador ayuda a determinar la configuración de su funcionamiento, existen dos arquitecturas que se usan principalmente para la elaboración de microcontroladores estas arquitecturas son: arquitectura de Von Neumann y arquitectura Harvard. por otra parte, estas arquitecturas pueden contener procesadores de tipo CISC o de tipo RISC. Arquitectura de Von Neumann Principalmente, en la arquitectura Von Neumann tanto los datos como las instrucciones transitan por el mismo bus debido a que estos se guardan en la misma memoria, su gran ventaja es ahorrar líneas de entrada-salida, pero esto disminuye en cierta medida la velocidad de realizar los procesos. Esta arquitectura es muy común en los computadores personales, y fue muy utilizado en la elaboración de microcontroladores hasta que se dieron a conocer las ventajas de la arquitectura Harvard.

En esta arquitectura, los datos y las instrucciones circulan por el mismo bus ya que estos son guardados en la misma memoria, su principal ventaja es el ahorro de líneas de entrada-salida, pero esto supone una disminución en la velocidad con la que se realizan los procesos. Este tipo de arquitectura es hoy en día muy común en los computadores personales, y fue muy común en la construcción de microcontroladores

hasta que se descubrieron las grandes ventajas de la arquitectura Harvard.

Arquitectura Harvard A diferencia de la anterior, en la arquitectura Harvard existe una memoria específica para datos y una memoria específica para las instrucciones, de esta forma se usan dos buses bien diferenciados. Con esto se logra trabajar con las dos memorias simultáneamente y en consecuencia se obtiene mucha más velocidad en la ejecución de los programas. Actualmente, la tendencia de los microcontroladores es usar este tipo de arquitectura.

Procesador de tipo CISC (Complex Instruction Set Computer) Un procesador que permita manejar un amplio juego de instrucciones es llamado de tipo CISC que en español significa «Ordenador con Juego de Instrucciones Complejo», programar en este tipo de arquitectura requiere en algunos casos del dominio de hasta centenares de instrucciones. Procesador de tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer) Cuando un procesador está diseñado para manejar pocas instrucciones, pero sin afectar las prestaciones del ordenador es llamada de tipo RISC que en español significa «Ordenador con Juego de Instrucciones Reducido», esto permite programar con mucha más facilidad y, por si fuera poco, los circuitos de tipo RISC disponen de una estructura que busca como mínimo la instrucción próxima a ejecutar mientras realiza la instrucción actual. Esta estructura permite lograr no solo mayor velocidad de proceso sino también procesar cada instrucción con la misma velocidad.

Dibujos:

Conclusiones: La arquitectura de un microcontrolador permite definir la estructura de su funcionamiento, las dos arquitecturas principales usadas en la fabricación de microcontroladores son: arquitectura de Von Neumann y arquitectura Harvard. Además, estas arquitecturas pueden tener procesadores de tipo CISC o de tipo RISC.

Bibliografía http://sherlin.xbot.es/microcontroladores/introduccion-a-losmicrocontroladores/arquitectura-de-microcontroladores https://www.vistronica.com/blog/post/arquitectura-demicrocontroladores.html http://ing.ens.uabc.mx/docencia/manuales/electronica/Manual%20de %20Practicas%2011686%20MICROCONTROLADORES.pdf...