Programando Embedded System Microcontroller
con Metologia interactiva.
GILBERTO PASCUAL, 2015
Familia de
Microcontroladores (µC)
Figura1
Figura2
“Ahora usted puede aprender a
Programar Microcontroladores de forma muy fácil”.
Introducción:
Existen 3 grandes familias de
Microcontroladores que aún se conservan como líderes en el mercado de estos
dispositivos programables, los cuales son:
AVR, PIC,
8051
Las características de cada dispositivo se
detallan en la siguiente tabla:
Figura3
Familia
Microcontroladores AVR® 8-Bit:
Dentro de los Microcontroladores AVR,
existen un gran número de Microcontroladores, diseñados para propósitos
específicos, como se detallan en la siguiente tabla:
Figura4
Veamos a continuación las características
eléctricas, capacidades de memoria, velocidad y pines:
Figura5
Para finalizar con las características de
la familia de Microcontroladores AVR, se muestra la evolución de estos
Microcontroladores a lo largo de los años:
Figura6
Aprendiendo a leer
información del encapsulado del AVR:
Como todo integrado, los
Microcontroladores AVR, poseen su encapsulado, es decir el integrado
físicamente, con su código se puede conocer las características que posee, tal
como se enseñara a continuación:
Figura7
El código o nombre escrito en la parte
superior del integrado está clasificado de la siguiente forma:
Figura8
Dónde:
AT: describe el nombre del fabricante del Microcontrolador al que
pertenece, en este caso es ATMEL.
Mega: describe la familia de Microcontrolador al que pertenece, en este caso
es MEGA, o sea este Microcontrolador, posee todas las características de la
familia MEGA de AVR.
8: Menciona el tamaño de la memoria flash que posee el Microcontrolador.
L: Esta palabra, nos indica que el Microcontrolador puede trabajar con
valores de alimentación de 2.7v ~ 5v, si no tiene la letra L, por defecto se
dice que el Microcontrolador solo se alimenta con un rango de tensión de 4.5v ~
5v.
8: Nos indica que este Microcontrolador, como máximo puede trabajar con una velocidad de
8Mhz.
P: Finalmente, esta letra nos indica el tipo de encapsulado que tiene el
Microcontrolador, la letra P, hace referencia al encapsulador PDIP, recuerde
que existen más tipos de encapsulados, los cuales pueden ser: SOIC, TQFP,
LQFP… Como se muestra a
continuación:
Figura9
Si deseamos conocer todas las
características del Microcontrolador que deseamos usar en nuestros diseños,
nosotros debemos baja el DataSheet o la hoja de especificaciones del
Microcontrolador. Para nuestro caso el programa Bascom-AVR, cuenta con un
enlace para descargar automáticamente el Datasheet de cualquier
Microcontroladores que se encuentra en su Librería.
Para terminar esta sesión, daré conocer
las características del Microcontrolador que se usara, para dictar este curso.
Características del Microcontrolador
Atmega16:
El Microcontrolador ATMEGA16, se puede
decir que es el inicio de un Microcontrolador completo, ya que posee más
puertos de entrada y salida de datos; lo que proporciona más funcionalidades
para la elaboración de cualquier proyecto.
Figura10
El ATMEGA16 posee 4 puertos (A, B, C, D)
que puede ser usado independientemente como entradas o salidas.
El puerto A posee los canales de
conversión análoga a Digital.
El puerto B tiene como pines relevantes, a
los de programación del Microcontrolador, como: SCK, MISO y MOSI.
El puerto C, presenta características
primordiales para comunicación I2C, con los pines SDA, SCL.
Y finalmente el puerto D, se encuentra los
pines de Transmisión y Recepción de datos seriales.
A continuación se muestra las
características más importantes del Microcontrolador ATMEGA16.
·
32 registros de
propósito general.
·
16KBytes de Memoria
de programa.
·
512 Bytes en memoria
no volátil EEPROM.
·
1Kbyte en memoria SRAM.
·
4 canales PWM.
·
8 canales ADC de 10
Bits.
·
Comunicación USART.
·
Oscilador interno RC
de 1Mhz, 4Mhz y 8Mhz.
·
RTC interno con
cristal de 32768Hz.
·
Voltaje de operación
de 2.7V a 5.5v.
Dentro del mercado de Microcontroladores,
el ATMEGA16 está siendo reemplazado por el ATMEGA164P, pero la diferencia es mínima
e interna, debido a la presencia de registros de control mucho más avanzados.
A pesar de que el lenguaje exacto y nativo
de los Microcontroladores es el lenguaje Ensamblador, este curso trata de dar una
visión más simple de programación de Microcontroladores mediante programación
estructurada de alto nivel como BASIC, mediante el uso del programa BASCOM-AVR.
Diseño de un sistema estándar:
Como anexo a este curso, se dará conocer
que existen 2 modelos de arquitectura de procesamiento de datos dentro los de
Microcontroladores, los cuales son:
Von Neumann y Harvard
Von-Neumann: En esta arquitectura el procesador del Microcontrolador
utiliza un bus de lectura de direcciones de registros, un bus de lectura de datos,
los datos tomados son de una sola memoria incluida dentro del Microcontrolador.
Como se detalla en la siguiente imagen:
Figura11
Harvard: En esta arquitectura el procesador del Microcontrolador
utiliza un bus de lectura de direcciones de registros y un bus de lectura de
datos, para las instrucciones y los datos de forma independiente, tal como se
muestra a continuación:
Figura12
Bueno, hay muchas más diferencias con
estas dos grandes arquitecturas que se diseñaron en su momento para el
procesamiento de los datos dentro de los registros del programa, direcciones
dentro del Microcontrolador. Por ejemplo existen los siguientes métodos de
arquitectura para el diseño de sistemas de Cómputo:
150 ~ 1500 Instruction Complex Instruction Set Computer: CISC
30 ~ 130 Instruction Reduced Instruction Set Computer: RISC
15 ~ 30 Instruction Minimum Instruction Set Computer: MISC
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¡Gracias!
Atte. Gilberto Pascual
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