Microcontroladores

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Este taller presenta una introducción al panorama actual tecnológico en referencia a los microcontroladores; arquitecturas, aplicaciones, modos de programación, etc. La parte practica se enfoca en la programación de microcontroladores de 8 bits utilizando el lenguaje de programación C (brevemente se presentan otras opciones de programación). Se utilizaran microcontroladores y herramientasde Freescale.

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¿Qué son los microcontroladores?
› Características de los microcontroladores  uC vs uP.  Clasificacion de arquitecturas. › Tipos de microcontroladores (y similares).  8, 16, 32 bits.  DSPs.

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Programando microcontroladores.
› Formas de programar un micro controlador  Lenguaje ensamblador.  Lenguajes de nivel medio a alto.  Software corriendo sobre OS embebido.› Conociendo el HCS08AC › Practicas:  Practica 1: GPIO.  Practica 2: ADC.  Practica 3: Timers.  Practica 4: Puerto serial (SCI).

Objetivos:  Describir la función de un microcontrolador.  Características generales de arquitectura.  Diferentes tipos de microcontroladores.

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También llamados: SoC, controlador embebido, micro computadora, etc...

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Electrodomesticos.
›Microondas, Lavadoras, Refrigeradores.

Entretenimiento.
› Dispositivos portátiles multimedia. › Televisores, Blue-Ray, Equipos de sonido, etc.

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Automotriz.
› Monitoreo y control de subsistemas. › Infotainment.

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Industrial.
› Control de procesos.

Un solo chip (hardware necesario para funcionar minimo).  Utilizados para control.  Sus componentes son:
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› Memoria. › I/O. ›Nucleo de procesamiento. › Perifericos.

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ROM:
› Programa, Constantes.

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RAM
› Programa en ejecución, Variables.

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Algunos de los periféricos mas comunes en un microcontrolador son los siguientes:
› Timer, GPIO, A/D, D/A, Comparador, PWM › Controladores:  LCD, Touchscreen, Teclado, comunicación serial.

Conexión entre los periféricos y el exterior.  Pueden tenermúltiples funciones de manera que se debe configurar cual será la función de cada pin del chip.
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Lee y almacena datos. Realiza operaciones matemáticas básicas. Realiza operaciones lógicas (AND, OR, etc). Controla el flujo del programa. Conjunto de Instrucciones especifico. Modelo de programación especifico:
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Núcleos propios (PPC, S12, XGATE,) o con licencia (ARM,8051).

Bits de status. Registros. Program Counter. Stack pointer.

MPU.  Uso general.  Mas potentes.
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MCU. Uso especifico. Todo en un chip. Módulos “ayudan” al nucleo.

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Por tamaño del bus de datos:
› 4, 8, 16, 32 bits.

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Por el conjunto de instrucciones:
› CISC, RISC.

Por el acceso a memoria:
› Harvard › Von Neumann

4-32 bits.  Típicamente eltamaño del bus de datos es también el tamaño de las operaciones.  El tamaño del bus de datos también es relevante por que en combinación con el modelo de programación nos dirá cuanta memoria se puede accesar.
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CISC (Complex Instruction Set Computer).
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Instrucciones mas complejas. Instrucciones de tamaño variable. Se necesitan convertir primero a micro instrucciones. Mayornumero de ciclos por instrucción. Programas cortos. Instrucciones mas sencillas. Menos instrucciones. Idealmente un ciclo por instrucción. Pocos formatos de instrucciones con tamaño fijo. Programas largos.

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RISC (Reduced Instruction Set Computer).
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Harvard:

Instruction memory

CPU

Data memory

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Von Neumann
CPU Data and instruction memory

Bajo consumo depotencia.  Mayor integracion.  Grandes cantidades de memoria Flash.  Mayor tamaño de bus.  Multiples nucleos (Cortex A9, XGATE).
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Aplicaciones con baja demanda de procesamiento.  Ejemplo: Freescale HCS08ac60
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› 40 MHz. › Ahorro de potencia: wait mode, stop mode.

› 60KB Flash.
› 2KB RAM.

Aplicaciones mas demandantes:  Automotriz, Industrial.  Mayor gama de protocolos de...