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E.T.S.I. Telecomunicación

Principios de los microcontroladores

Norberto Malpica
Dpto de Tecnología Electrónica norberto.malpica@urjc.es

E.T.S.I. Telecomunicación

Índice

• Sistemas Embebidos
– Descripción – Alternativas tecnológicas

• • • • •

Microprocesador vs. Microcontrolador Familias de microcontroladores Los distintos microcontroladores La arquitectura Harvard Los PICsde Microchip

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¿Qué es un Sistema Empotrado (S.E.)? • Definición de libro:
– Un computador que forma parte como componente de un sistema mucho mayor, pero que no es visible como tal a un usuario de ese sistema

• Pero un sistema empotrado
– Puede parecer y funcionar como un computador tradicional – Puede tener una interfaz de usuario típica de un computador– Puede no contener una CPU

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¿Qué es un S.E.? • Una definición más precisa
– Un componente programable o un subsistema que proporciona algunas funciones inteligentes al sistema del que forma parte

• Esto incluye:
– Cualquier dispositivo con computadores, microprocesadores o microcontroladores dedicados – Dispositivos programables (FPGAs) – Circuitos a la medida(ASICs) – Incluso PCs

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Características de los SS.EE.

• Fiabilidad y seguridad
– Un fallo en un sistema de control puede hacer que el sistema controlado se comporte de forma peligrosa o antieconómica – Hay que tener en cuenta los posibles fallos o excepciones en el diseño

• Eficiencia
– Muchos sistemas de control deben responder con gran rapidez a loscambios en el sistema controlado – En muchos casos, sistemas de tiempo real

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Características de los SS.EE.

• Interacción con dispositivos físicos
– Los sistemas empotrados interaccionan con su entorno mediante dispositivos que normalmente no son convencionales: convertidores A/D y D/A, entradas y salidas paralelo y serie (interfases con sensores, actuadores, etc.) –Los drivers son, en general, dependientes del sistema concreto

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Características de los SS.EE. • Bajo consumo
– Muchos sistemas están alimentados con baterías o pilas – Sobre todo en sistemas autónomos

• Bajo peso
– Útil en sistemas portátiles – Depende de todos los componentes (microcontrolador, periféricos, sensores…)

E.T.S.I. TelecomunicaciónCaracterísticas de los SS.EE.

• Bajo precio
– Aplicable a electrónica de consumo y otros dispositivos con mercados muy competitivos

• Pequeñas dimensiones
– Dispositivos portátiles – Poco espacio en los dispositivos ‘anfitrión’

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Sistemas Empotrados: Implementaciones
Velocidad Consumo Coste

• Microprocesadores • Procesadores específicos
– DSP –Procesadores de red – Microcontroladores

• • • • •

ASIPs Reconfigurable SoC FPGA Gatearray ASIC

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Evolución. Systems-On-Chips (SOC’s)

• Los SSEE emplean una combinación de:
– Hardware específico de aplicación (tarjetas, ASICS, FPGAs…)
• Altas prestaciones y bajo consumo

– Software sobre procesadores
• Flexibilidad y complejidad

• Las dos cosas en un únicochip: System-on-a-chip

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ASIC: Circuito integrado para una aplicación específica • • • • Area: 4.6 mm x 5.1 mm Velocidad: 20 MHz @ 10 Mcps Consumo: 16 mW@20 MHz, 3.3 V Tiempo adquisición: 10 ms a 300 ms

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Los microprocesadores • Requieren de otros chips para crear un sistema completo • Tienen alta capacidad de procesado • Memoriasmasivas de datos con caché, etc. • Suelen ser de propósito general • Coste elevado de 75 a 500 €
Bus datos

CPU RAM RAM I/O Port Other

Bus direcciones

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Los microcontroladores
• Integran diversos módulos en un chip
– – – – – RAM/FLASH/EEPROM Puertos E/S Puertos de comunicación Control de interrupciones Módulos de temporización

•

Capacidad de...