Microcontrolador







1 Estructura del Microcontrolador

1.1 El Microprocesador y el Microcontrolador

El microprocesador llamado también CPU (Unidad Central de Proceso) es un circuito electrónico que se encarga de leer interpretar y ejecutar las instrucciones que se encuentran contenidos en una unidad de memoria. Los microprocesadores no trabajan solos sino que forman parte de un sistema máscomplejo coo la computadora.

Una computadora contiene varios circuitos integrados siendo el microprocesador su “cerebro” es decir la parte fundamental pero además requiere otros circuitos integrados como por ejemplo: memorias RAM para almacenar los datos temporalmente y memorias ROM para almacenar el programa del fabricante que se encarga del proceso del equipo, un circuito integrado para lospuertos de entrada y salida, un decodificador de direcciones entre otros.

Un microcontrolador es otro dispositivo electrónico que contiene en un solo circuito integrado la CPU, la memoria RAM, memorias ROM, puertos de entrada y salidas y otros periféricos como un convertidor analógico a digital, un circuito para comunicación serial, etc. con la consiguiente reducción de espacio, es decir elmicrocontrolador es propiamente un computador fabricado toda esta maravilla en un solo chip y es empleado en diversas aplicaciones específicas en la industria.



Figura 1.1 Esquema simplificado de un microcontrolador

Se debe considerar que la CPU debe acceder a los dispositivos de memoria donde están los programas y los datos que debe ejecutar, esto lo hace a través de buses que sonlíneas que en común transportan un valor numérico y se clasifican en:
Un bus de direccionamiento: Es un conjunto de líneas que permite a la CPU acceder a un determinado registro para escribir o leer un dato.
Bus de datos: Es el conjunto de líneas por donde la CPU envía o recibe datos
Bus de control: Es un conjunto de líneas que permite a la CPU controlar el acceso a un dispositivo de memoria,interfaces de E/S y otros elementos.

1.2 Arquitectura de un microcontrolador
Estudiaremos la arquitectura del microcontrolador visto desde el punto de vista de cómo la CPU accede a los datos y a las instrucciones:

1.2.1 La arquitectura Von Neumann:
La arquitectura tradicional de microprocesadores se basa en el esquema propuesto por John Von Neumann, en el cual la CPU, esta conectada a unamemoria única que contiene las instrucciones del programa y los datos


Figura 1.2 Arquitectura Von Neumann

El tamaño de la unidad de datos o instrucciones está fijado por el ancho del bus de la memoria Por otro lado este bus único limita la velocidad de operación del microprocesador, ya que no se puede buscar de memoria una nueva instrucción, antes de que finalicen las transferenciasde datos que pudieran resultar de la instrucción anterior.
1.2.2 La arquitectura Harvard y sus ventajas:
La arquitectura conocida como Harvard, consiste simplemente en un esquema en el que la CPU esta conectado a dos memorias por intermedio de dos buses separados. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada Memoria de Programa. La otra memoria soloalmacena los datos y es llamada Memoria de Datos

Figura 1.3 Arquitectura Harvard
Ambos buses son totalmente independientes y pueden ser de distintos anchos, por ejemplo la memoria de datos puede ser de 8 bits y la memoria de programas de 16 bits. Además, como los buses son independientes, la CPU puede estar accediendo a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempoestar leyendo la próxima instrucción a ejecutar.

1.3 Característica de la CPU

El microprocesador es un circuito digital con registros que varían de tamaño (de 1 a 16 bits), y un grupo de instrucciones, la mayoría de las cuales pueden ser implementadas de muchas formas diferentes. Tiene buses de datos, dirección y control. Considerando que el programa y los datos están en la memoria y que...