Capitulo_1_parte_1

SISTEMAS MICROPROCESADOS

Ana Rodríguez Hoyos

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Evaluación

• I y II bimestre:

Prueba 1 = 30 %

Prueba 2 = 30 %

Prueba 3 = 30 %

Deberes = 10 %

* Opcional (II bimestre) Elaboración de un proyecto.

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Bibliografía

• Programming and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw Hill Dhananjay V. Grade (2001).

• Apuntes de la materia Microprocesadores I, Instituto Tecnológico del Mar, Mazatlán Autor: Domínguez Arrellano Rufino J.

• Manuales:1. Atmel, 8 bit AVR, Instruction Set

2. Atmel, 8 bit AVR, Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable Flash.

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Contenido

• CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

• Capítulo 2: INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES AVR

• Capítulo 3: PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR ATMEGA164P

• Capítulo 4: PÓRTICOS DE ENTRADA SALIDA SUBRUTINAS Y STACK

• Capítulo 5: CIRCUITOS TEMPORIZADORES CONTADORES E INTERRUPCIONES.

• Capítulo 6: CONVERSOR DE ANALÓGICO A DIGITAL

• Capítulo 7: CIRCUITOS USART y SPI.

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CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓNoArquitectura básica de un sistema microprocesado.

oDescripción de los bloques funcionales de un computador.

o Estructura interna de un microprocesador.

oArquitectura de un microprocesador típico.

oDiferencias entre las arquitecturas CISC y RISC.

oResolución de un problema con un microcontrolador.

Contenido

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Objetivos

• Conocer los fundamentos de los Sistemas Microprocesados y aplicar los conocimientos en el diseño de circuitos.

• Conocer los fundamentos a ser aplicados en el desarrollo de su carrera.

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CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

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Arquitectura básica de un sistema microprocesado

• El microprocesador: Es un circuito integrado digital que puede programarse con una serie de instrucciones, para realizar funciones específicas con los datos.

INTRODUCCIÓN

Cuando un microprocesador se conecta a un dispositivo de memoria y se provee de dispositivos de entrada salida, pasa a ser un sistema microprocesado.

• La mayoría de computadoras utiliza la Arquitectura de von Neumann (Programa almacenado en memoria).

• Ejecución de programas. Programa Localizado en memoria

Instrucciones• CPU Ejecutar instrucciones Ciclo de instrucciones

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http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann

Ciclo de instrucción de Von Neumann

INTRODUCCIÓN

1.- Fetch: Recuperar o extraer la información (Instrucciones) desde memoria y llevarla al microprocesador.

2.- Decode: Decodificación de las instrucciones.

3.- Execute: Ejecución de las instrucciones.

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Sistema microprocesado:

• Todas Las funciones del sistema serán controladas por el microprocesador UP.

• Un sistema microprocesado debe estar formado al menos por un microprocesador UP.

• La funcionalidad de un microprocesador depende de las instrucciones del programa y de la interacción con el medio externo a través de las entradas y salidas del sistema microprocesado.

INTRODUCCIÓN

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Arquitectura básica de un sistema Microprocesado a nivel de bloques funcionales

INTRODUCCIÓN

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Descripción de bloques funcionales

• Bus de direcciones: Es un bus de un solo sentido (Líneasunidireccionales) a través del cual el microprocesador envía un códigode dirección a una memoria o dispositivo externo.

INTRODUCCIÓN

La capacidad máxima de acceso a memoria del uP = número lineas

Ejemplo: 16 líneas = 216=65.536 posiciones = 64K32 líneas = 232=4.294.467.296 = 4 Gigas (Pentium)

Zn = 2n ; donde n = número de líneas

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• Bus de datos: Es un bus de dos sentidos es decir líneasbidireccionales (entrada/salida) empleadas para el envío y recepciónde datos entre el uP y los demás elementos del sistema.

INTRODUCCIÓN

Tamaño de palabra = # bits que procesa la CPU = # líneas que tiene el bus

Potencia del uP A mayor tamaño del bus mayor cantidad de información puede ser envíada y recibida a la vez.

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• Bus de control: La funcionalidad de este bus es controlar y coordinarlas acciones de los elementos del sistema. Formado por líneasunidireccionales que entran en la CPU y otras que salen de ella.

INTRODUCCIÓN

Señales de lectura/escritura

Ciclos de espera Interrupciones

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• Sistema de Entrada/Salida I/O: Conjunto de circuitos electrónicos que permiten el flujo de información entre las distintas unidades del sistema con el medio externo por medio de periféricos.

• Periféricos: Dispositivos encargados de la comunicación entre el sistema y el usuario y del almacenamiento de información.

INTRODUCCIÓN

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• Unidad de memoria:

Dispositivo que almacena las instrucciones de los programas , los datos y resultados temporales que se van procesando.

Tipos de memoria:

a) Memorias de solo lectura

b) Memorias de sobre todo lectura

c) Memorias de Lectura/Escritura

INTRODUCCIÓN

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Descripción de bloques funcionales• Unidad de memoria:

a) Memorias de solo lectura:o ROM (Read Only Memory): Empleada principalmente en microprogramación de

sistemas.

o PROM (Programmable Read Only Memory): El proceso de escritura es electrónico. Se puede grabar posteriormente a la fabricación del chip, a diferencia de las anteriores que se graba durante la fabricación. Permite una única grabación y es más cara que la ROM.

b) Memorias de sobre todo lecura:o EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede escribir varias veces

de forma eléctrica, sin embargo, el borrado de los contenidos es completo y a través de la exposición a rayos ultravioletas (de esto que suelen tener una pequeña ‘ventanita’ en el chip).

o EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede borrar selectivamente byte a byte con corriente eléctrica. Es más cara que la EPROM.

o Memoria Flash: Está basada en las memorias EEPROM pero permite el borrado bloque a bloque y es más barata y densa,.

INTRODUCCIÓN

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•Unidad de memoria: a) Memorias de Lectura/Escritura:oDRAM(Dynamic Random Access Memory): Los datos se

almacenan como en la carga de un condensador. Tiende a descargarse y, por lo tanto, es necesario un proceso de refresco periódico. Son más simples y baratas que las SRAM.

oSRAM (Static Random Access Memory): Los datos se almacenanformando biestables, or lo que no requiere refresco. Igual que DRAM es volátil. Son más rápidas que las DRAM y más caras.

INTRODUCCIÓN

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Descripción de bloques funcionales• Sistemas de memoria:

La memoria también puede ser clasificada como:

oNo Volatil Aquella memoria que al apagarla no pierde la informaciónalmacenada.

Ejemplo: ROM

oVolatilMemoria que pierde la información al interrumpirse el flujo eléctrico.

Ejemplo: RAM

INTRODUCCIÓN

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Deber 1

• Historia de los microprocesadores. Fecha de entrega: Martes 13 de Agosto

Individual a mano

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Sistemas de memoria

• Dirección: Es la posición de identificación de una palabra en memoria.

• Longitud/tamaño de palabra: Cantidad de bits que puede almacenar cada posición.

Capacidad = # de posiciones x longitud de palabra

Ejemplo:

8K x 4 : 8192 posiciones de 4 bits c/u

2K x 8 : 2048 posiciones de 8 bits c/u

INTRODUCCIÓN


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Sistemas de memoria

• Memoria no volatil EPROM 2732 Organización de memoria: 4K x 8

o Tamaño de palabra = 8

o Posiciones = 4K = 4096

o # líneas dirección = 12

Tiempo de acceso: 450 ms

Descripción de terminals:

A0-A11 Líneas de dirección

D0-D7 Entrada de datos/salidas de datos

G Habilitación para lectura

E Enable

INTRODUCCIÓN


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Sistemas de memoria• Memoria volatil SRAM 6116

Organización de memoria: 2K x 8

o Tamaño de palabra = 8

o Posiciones = 2K = 2048

o # líneas dirección = 11

Alta velocidad de acceso: 150 nseg.

Descripción de terminals:

A0-A10 Líneas de dirección

D0-D7 Entrada de datos/salidas de datos

CS Habilitador de pastilla

OE Habilitador de salidas

WE Habilitador para escritura

INTRODUCCIÓN


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• Memoria volatil SRAM 6116

Sistemas de memoria

INTRODUCCIÓN


DATA out Data leídoDATA in Dato escrito

Mode CS OE WE I/O

Lectura L L H Data out

Escritura L H L Data in

Alta Z H H X Alta Z

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Adaptación al ancho del bus de datos:Deseable Tamaño del bus de datos Up (K) sea igual al número de bits que salen y entran de la memoria.

Casos:

Si el ancho del bus de datos de los chips de memoria es superior a K bits del Up, sólo se utiliza K líneas de dicho bus.

Si el ancho del bus de datos de los chips de memoria es inferior a K bits, se utilizará varios chips para conectarlos en paralelo al bus de datos del microprocesador.

Bus de Direcciones:

Las líneas más significativas del bus de direcciones que sale del procesador seleccionan el chip al que accedemos.

Las líneas menos significativas del bus de direcciones que sale del procesador seleccionan la posición de memoria (dirección física) dentro del chip.

Sistemas de memoria (Pautas de ejercicios):

INTRODUCCIÓN


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• Mapas de memoria: Organización de las distintas unidades de memoria(Chips) en el espacio de direccionamiento de un procesador.

Sistemas de memoria

INTRODUCCIÓN


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Sistemas de memoria

INTRODUCCIÓN


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Ejercicio 1 (1)

• Se tiene un microprocesador cuya arquitectura para el manejo de datos es de 8 bits y posee 16 líneas de direccionamiento. Se dispone de dos memorias de 16KB. Realice el diagrama para un óptimo direccionamiento.

Resolución:

memoria= 16K = 24K x 8 = 214

o Bus de datos = 8

o Bus de direcciones = 14

INTRODUCCIÓN

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Ejercicio 1 (2) INTRODUCCIÓN

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Ejercicio 1 (3)

• Mapa de memoria

INTRODUCCIÓN

MEM 1

MEM 2

16 K

16 K

A 15 A14

0 0

0 1

1 0

1 1

0000 H

3FFFF H

4000 H7FFFF H8000 HBFFFF H

C000 HFFFFF H

RANGO DE POSICIONES$0000$3FFFF

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