Arquitectura De Microcontroladores

DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA

Introducción a los microprocesadores / microcontroladores
Capítulo 1

Análisis de un procesador simple
El concepto de Arquitectura de computadoras se define como el funcionamiento,

estructura y diseño de computadoras.
Dentro de este término se engloban entre otros aspectos tales como:

• • • • • • •

Almacenamiento Control Interconexión TemporizaciónEntrada/salida Instrucciones Direccionamiento

Controlador Se denomina controlador al dispositivo que se emplea para el manejo o gobierno de uno o varios procesos. El controlador conceptualmente no ha cambiado con el tiempo, pero su implementación ha tenido diversas transformaciones a lo largo del mismo, aunque muchas de ellas se utilizan en la actualidad con mucha frecuencia ya sea por costo,confiabilidad o sencillez. Hubo transformaciones desde mecánicas, luego con elementos de lógica

discreta, Relay, y en la década del ´60 aparecen los PLC (sigla de origen inglés para denominar al Controlador Lógico Programable); posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips de memoria y elementos de E/S montados sobre una placa de circuito impreso.
Arquitectura deMicrocontroladores Cap 1 Ing. Josè M. Salama

Electrónica Digital I

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En la actualidad, todos estos elementos se encuentran incluidos en un chip que recibe el nombre de microcontrolador. La diferencia fundamental entre un microcontrolador y un microprocesador está en que el primero posee una cantidad limitada de procesos e instrucciones de lógica ycálculo pero un manejo versátil y poderoso de distintos periféricos, como ser varios puertos de entrada/salida, conversiones AD/DA, etc.; en cambio en el microprocesador estas características son a la inversa.

Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes: • • • • • Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso). Memoria RAM para Contener los datos. Memoria para el programatipo ROM/PROM/EPROM. Líneas de E/S para comunicarse con el exterior. Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertas Serie y Paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.). • Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

Las primeras computadoras consistían en máquinas compuestas pordistintos elementos, cuya finalidad era ejecutar una serie de operaciones. Dichas operaciones se realizaban cableando dichos elementos (Hardware) y estos respondían generalmente de forma secuencial.

Por ejemplo si consideramos como sistema una caldera, el controlador que regula el funcionamiento de la misma recibirá información de un sensor que mide constantemente la temperatura del agua, y cuandotraspasa los límites prefijados, el controlador genera las señales adecuadas que accionaran los correspondientes
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actuadores que intentan llevar el valor de la temperatura dentro del rango estipulado. En este caso el controlador esta llevando a cabo un controlllamado a “lazo cerrado” pues toma información sobre una determinada variable que quiere controlar y luego ejecuta las acciones necesarias sobre los actuadores para que dicha variable llegue al valor preestablecido. Otro ejemplo sería el control de la secuencia de un semáforo, este tipo de control no posee sensores aunque en algunos casos pueden utilizarse, el encendido de las luces del semáforo siguenuna determinada secuencia con tiempos prefijados para cada una de ellas. En este caso el controlador lleva a cabo un control a lazo abierto, pues actúa sobre la variable de salida sin tener en cuenta el estado en que se encuentra esta o sea sin tomar información del estado de la misma. Este ejemplo lo tomaremos como base para explicar la arquitectura de un microcontrolador rudimentario y a...