Redes

Microcontroladores

Profesor Eduardo Gabriel Balderas

1 INTRODUCCIÓN
1.1 Introducción Los microcontroladores están presentes en muchos de los productos electrónicos que empleamos en nuestra vida cotidiana. Existen en el mercado una gran variedad de modelos y una gran cantidad de aplicaciones posibles. Sin embargo, a pesar de su diversidad, hay unidad en los principios de funcionamiento yen las arquitecturas de muchos microcontroladores. En estos apuntes se aprovecha esa unidad presente en la diversidad para aplicar los fundamentos del diseño y la programación de los microcontroladores. El objetivo de estos apuntes es enseñar la arquitectura y la programación de los microcontroladores en general, tomando como ejemplo los microcontroladores AVR de ATMEL. La documentación que ofrecenlos fabricantes es tan abundante que su mero acopio ocuparía varios volúmenes. En estos apuntes se han seleccionado los temas de forma que el estudiante adquiera un panorama general pero al mismo tiempo detallado en base al microcontrolador seleccionado 1.2 Microcontrolador y microprocesador

En este punto se estudian las características generales comunes a muchos microcontroladores. En primerlugar se define que se entiende por microcontrolador y se establece su diferencia con el microprocesador Un microcomputadora. Se compone de tres bloques fundamentales: la CPU (de sus iníciales en ingles), la memoria, la entrada y salida. Los bloques se conectan entre sí mediante grupos de líneas eléctricas denominadas buses. Los buses pueden ser de direcciones (si transportan direcciones dememoria o de entrada y salida), de datos (si transportan datos o instrucciones) o de control (si transportan señales diversas). La CPU es el “cerebro” de la microcomputadora y actúa bajo el control del programa almacenado en la memoria. La CPU se ocupa de traer las instrucciones del programa desde la memoria, interpretarlas y hacer que se ejecute. La CPU también incluye los circuitos para realizar lasoperaciones aritméticas y lógicas elementales con los datos binarios, en la denominada ALU – unidad aritmética lógica-. En una microcomputadora, la CPU no es otra cosa que el microprocesador, el circuito capaz de realizar las funciones antes mencionadas. Un microcontrolador es una microcomputadora en un circuito integrado. Históricamente, los microcontroladores aparecieron con posteridad a losmicroprocesadores y han tenido evoluciones independientes.

Los microprocesadores se han desarrollado fundamentalmente orientados al mercado de las computadoras personales y las estaciones de trabajo, donde se requiere una elevada potencia de cálculo, el manejo de gran cantidad de memoria y una gran velocidad de procesamiento. Un parámetro importante en los microprocesadores es el tamaño de susregistros internos (8, 16,32 ó 64 bits), que determina la cantidad de bits que pueden procesar simultáneamente. Los microcontroladores se han desarrollado para cubrir las más diversas aplicaciones. Se emplean en la industria automotriz, en equipos de comunicaciones y de telefonía, en instrumentos electrónicos, en equipos médicos e industriales de todo tipo, en electrodomésticos, en juguetes, etc. Losmicrocontroladores están concebidos para ser empleados en aplicaciones puntuales, es decir, aplicaciones donde los microcontroladores deben realizar un pequeño número de tareas, al menor costo posible. En estas aplicaciones el microcontrolador ejecuta un programa almacenado permanentemente en su memoria, el cual trabaja con algunos datos almacenados temporalmente e interactúa con el exterior através de las líneas de entrada salida de que dispone. El microcontrolador es parte de la aplicación: es un controlador incrustado o embebido en la aplicación (embedded controller). En aplicaciones de cierta envergadura se utilizan varios microcontroladores, cada uno de los cuales se ocupa de un pequeño grupo de tareas Hay varias características que son deseables en un microcontrolador:     ...