Arquitectura Hardvard.

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T

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den gra bar se y bo rrar se cuan tas ve ces se quie ra sin ser re ti ra dos de di cho cir cui to. Pa ra ello se usan "gra ba do res en cir cui to" que con fie ren una gran fle xi bi li dad y ra pi dez a la ho ra de rea li zar mo di fi ca cio nes en el pro gra ma de tra ba jo. El nú - me ro de ve ces que pue de gra bar se y bo rrar se una me mo ria EE PROM es fi ni to, por lo que no es re co men da ble una re pro gra ma ción con ti nua. Hoy día es tán sien do sus ti tui das por me mo rias de ti po Flash. Se va ex ten dien do en los fa bri can tes la ten den cia de in cluir una pe que ña zo na de me mo - ria EE PROM en los cir cui tos pro gra ma bles, pa ra guar dar y mo di fi car có mo da men te una se rie de pa rá me tros que ade cúan el dis po si ti vo a las con - di cio nes del en tor no.

Es te ti po de me mo ria es re la ti va men te len ta.

• FLASH: Se tra ta

de una me mo ria no vo - lá til, de ba jo con su mo, que se pue de es cri bir y bo rrar. Fun cio na co mo una ROM y una RAM pe ro con su me me nos y es más pe que ña. A di - fe ren cia de la ROM, la me mo ria FLASH es pro gra ma ble en el cir -

cui to. Es más rá pi da y de ma yor den si dad que la EE PROM. La al ter na ti va FLASH es tá re co men - da da fren te a la EE PROM cuan do se pre ci sa gran can ti dad de me mo ria de pro gra ma no vo lá - til. Es más ve loz y to le ra más ci clos de es cri tu ra - /bo rra do. Son idó neas pa ra la en se ñan za y la In - ge nie ría de di se ño.

Las me mo rias EE PROM y FLASH son muy úti les al per mi tir que los mi cro con tro la do res que las in cor po ran pue dan ser re pro gra ma dos "en cir - cui to", es de cir, sin te ner que sa car el cir cui to in - te gra do de la tar je ta. Así, un dis po si ti vo con es te ti po de me mo ria in cor po ra do al con trol del mo tor de un au to mó vil per mi te que pue da mo di fi car se el pro gra ma du ran te la ru ti na de man te ni mien to pe - rió di co, com pen san do los des gas tes y otros fac - to res ta les co mo la com pre sión, la ins ta la ción de nue vas pie zas, etc.

Puer tos Deen tra Da ysa lI Da

La­prin­ci­pal­uti­li­dad­de­las­pa­tas­que­po­see­el chip­que­con­tie­ne­un­mi­cro­con­tro­la­dor­es­so­por­- tar­las­lí­neas­de­E/S­que­co­mu­ni­can­al­com­pu­ta­-

dor­in­ter­no­con­los­pe­ri­fé­ri­cos­ex­te­rio­res­y,­se­gún los­con­tro­la­do­res­de­pe­ri­fé­ri­cos­que­po­sea­ca­da mo­de­lo­ de­ mi­cro­con­tro­la­dor,­ se­ des­ti­nan­ a­ pro­- por­cio­nar­el­so­por­te­a­las­se­ña­les­de­en­tra­da,­sa­- li­da­y­con­trol.­

To­dos­ los­ mi­cro­con­tro­la­do­res­ des­ti­nan­ al­gu­- nas­de­sus­pa­ti­llas­a­so­por­tar­lí­neas­de­E/S­de­ti­- po­ di­gi­tal,­ es­to­ es,­ to­do­ o­ na­da.­ Por­ lo­ ge­ne­ral, es­tas­lí­neas­se­agru­pan­de­ocho­en­ocho­for­man­- do­Puer­tos.­

Las­ lí­neas­ di­gi­ta­les­ de­ los­ Puer­tos­ pue­den con­fi­gu­rar­se­ co­mo­ En­tra­da­ o­ co­mo­ Sa­li­da,­ car­- gan­do­un­1­ó­un­0­en­el­bit­co­rres­pon­dien­te­de­un re­gis­tro­des­ti­na­do­a­su­con­fi­gu­ra­ción.

re loj(CloCk)

To­dos­los­mi­cro­con­tro­- la­do­res­ dis­po­nen­ de un­ cir­cui­to­ os­ci­la­dor que­ ge­ne­ra­ una­ on­da cua­dra­da­ de­ al­ta­ fre­- cuen­cia,­que­con­fi­gu­ra los­ im­pul­sos­ de­ re­loj usa­dos­ en­ la­ sin­cro­ni­- za­ción­ de­ to­das­ las ope­ra­cio­nes­ del­ sis­te­- ma.­El­cir­cui­to­de­re­loj­es­tá­in­cor­po­ra­do­en­el­mi­- cro­con­tro­la­dor­ y­ só­lo­ se­ ne­ce­si­tan­ unos­ po­cos com­po­nen­tes­ex­te­rio­res­pa­ra­se­lec­cio­nar­y­es­ta­- bi­li­zar­ la­ fre­cuen­cia­ de­ tra­ba­jo.­ Di­chos­ com­po­- nen­tes­ sue­len­ con­sis­tir­ en­ un­ cris­tal­ de­ cuar­zo jun­to­ a­ ele­men­tos­ pa­si­vos­ o­ bien­ un­ re­so­na­dor ce­rá­mi­co­o­una­red­R-C.­Au­men­tar­la­fre­cuen­cia de­re­loj­su­po­ne­dis­mi­nuir­el­tiem­po­en­que­se­eje­- cu­tan­ las­ ins­truc­cio­nes,­ pe­ro­ lle­va­ apa­re­ja­do­ un in­cre­men­to­ del­ con­su­mo­ de­ ener­gía­ y­ de­ ca­lor ge­ne­ra­do.

re Cur soses Pe CIa les DelMI Cro Con tro la Dor

Ca­da­ fa­bri­can­te­ po­see­ nu­me­ro­sas­ ver­sio­nes de­ una­ ar­qui­tec­tu­ra­ bá­si­ca­ de­ mi­cro­con­tro­la­dor. En­al­gu­nas­fa­mi­lias­se­am­plía­las­ca­pa­ci­da­des­de las­me­mo­rias,­en­otras­se­in­cor­po­ran­nue­vos­re­- cur­sos,­en­otras­se­re­du­ce­las­pres­ta­cio­nes­al­mí­- ni­mo­pa­ra­apli­ca­cio­nes­muy­sim­ples,­etc.­El­tra­- ba­jo­ del­ di­se­ña­dor­ es­ en­con­trar­ el­ mo­de­lo­ mí­ni­- mo­que­sa­tis­fa­ga­to­dos­los­re­que­ri­mien­tos­de­su apli­ca­ción.­Así,­mi­ni­mi­za­rá­el­cos­to,­el­hard­wa­re­y el­soft­wa­re.­Vea­mos­al­gu­nos­re­cur­sos:

G

c

M

A

Tem po ri za do res y Con ta do res

Los­tem­po­ri­za­do­res­se­em­plean­pa­ra­con­tro­- lar­pe­río­dos­de­tiem­po­y­los­con­ta­do­res­pa­ra­lle­- var­la­cuen­ta­de­acon­te­ci­mien­tos­que­su­ce­den­en el­ ex­te­rior.­ Pa­ra­ la­ me­di­da­ de­ tiem­pos­ se­ car­ga un­ re­gis­tro­ con­ el­ va­lor­ ade­cua­do­ y­ a­ con­ti­nua­- ción­ di­cho­ va­lor­ se­ va­ in­cre­men­tan­do­ o­ de­cre­- men­tan­do­al­rit­mo­de­los­im­pul­sos­de­re­loj­o­al­- gún­múl­ti­plo­has­ta­que­se­des­bor­de­y­lle­gue­a­0, mo­men­to­en­el­que­se­pro­du­ce­un­avi­so­a­tra­vés del­cam­bio­de­in­for­ma­ción­en­una­va­ria­ble­o­re­- gis­tro­ (re­gis­tro­ de­ có­di­go­ de­ con­di­cio­nes,­ por ejem­plo).

Cuan­do­ se­ de­sean­ con­tar­ acon­te­ci­mien­tos que­se­ma­te­ria­li­zan­por­cam­bios­de­ni­vel­o­flan­- cos­en­al­gu­na­de­las­pa­ti­llas­del­mi­cro­con­tro­la­dor, el­ men­cio­na­do­ re­gis­tro­ se­ va­ in­cre­men­tan­do­ o de­cre­men­tan­do­al­rit­mo­de­di­chos­im­pul­sos.

Pe rro Guar dián o "Watch dog"

Nor­mal­men­te,­cuan­do­un­or­de­na­dor­per­so­nal se­blo­quea­por­un­fa­llo

del­ soft­wa­re­ u­ otra cau­sa,­ se­ pul­sa­ el­ bo­- tón­del­re­set­y­se­rei­ni­- cia­ el­ sis­te­ma.­ Un­ mi­- cro­con­tro­la­dor­ sue­le fun­cio­nar­sin­el­con­trol de­ un­ su­per­vi­sor­ y­ de for­ma­ con­ti­nua­da­ las 24­ho­ras­del­día.­El­Pe­- rro­ Guar­dián­ con­sis­te en­ un­ tem­po­ri­za­dor que,­ cuan­do­ se­ des­- bor­da­ y­ pa­sa­ por­ 0, pro­vo­ca­un­re­set­au­to­- má­ti­ca­men­te­en­el­sis­-

te­ma­y­ge­ne­ral­men­te­se­usa­pa­ra­“de­tec­tar”­fa­llas de­pro­gra­mas­que­oca­sio­na­rían­que­el­mi­cro­se que­de­ tra­ba­jan­do­ den­tro­ de­ un­ loop­ in­de­fi­ni­da­- men­te.­ Se­ de­be­ di­se­ñar­ el­ pro­gra­ma­ de­ tra­ba­jo que­ con­tro­la­ la­ ta­rea­ de­ for­ma­ que­ re­fres­que­ o ini­cia­li­ce­ al­ Pe­rro­ Guar­dián­ an­tes­ de­ que­ pro­vo­- que­el­re­set.­Si­fa­lla­el­pro­gra­ma­o­se­blo­quea,­el pro­gra­ma­ no­ re­fres­ca­rá­ al­ Pe­rro­ Guar­dián­ y,­ al com­ple­tar­ su­ tem­po­ri­za­ción,­ pro­vo­ca­rá­ el­ re­set del­sis­te­ma.

Sleep, Es ta do de Re po so ó de Ba jo Con su mo En­ mu­chas­ si­tua­cio­nes­ de­ tra­ba­jo­ en­ que­ el mi­cro­con­tro­la­dor­de­be­es­pe­rar,­sin­ha­cer­na­da,­a que­ se­ pro­duz­ca­ al­gún­ acon­te­ci­mien­to­ ex­ter­no que­ le­ pon­ga­ de­ nue­vo­ en­ fun­cio­na­mien­to,­ es

pre­ci­so­aho­rrar­pi­las;­co­mo­en­el­ca­so­de­los­con­- tro­les­re­mo­tos,­don­de­el­sis­te­ma­es­tá­a­la­es­pe­ra de­que­el­usua­rio­opri­ma­una­te­cla.­Pa­ra­aho­rrar ener­gía,­los­mi­cro­con­tro­la­do­res­dis­po­nen­de­una ins­truc­ción­es­pe­cial­(SLEEP­en­al­gu­nos­mi­cros), que­les­pa­sa­al­es­ta­do­de­re­po­so­o­de­ba­jo­con­- su­mo,­en­el­cual­los­re­que­ri­mien­tos­de­po­ten­cia son­mí­ni­mos.­ En­di­cho­es­ta­do­se­de­tie­ne­el­re­loj­prin­ci­pal­y se­"con­ge­lan"­sus­cir­cui­tos­aso­cia­dos,­que­dan­do el­mi­cro­con­tro­la­dor­su­mi­do­en­un­pro­fun­do­"sue­- ño".­Al­ac­ti­var­se­una­in­te­rrup­ción­oca­sio­na­da­por el­ acon­te­ci­mien­to­ es­pe­ra­do,­ el­ mi­cro­con­tro­la­dor se­des­pier­ta­y­rea­nu­da­su­tra­ba­jo.­Pa­ra­ha­cer­nos una­idea,­es­ta­fun­ción­es­pa­re­ci­da­a­la­op­ción­de Sus­pen­der­en­el­me­nú­pa­ra­apa­gar­el­equi­po­(en aque­llas­ PCs­ con­ ad­mi­nis­tra­ción­ avan­za­da­ de ener­gía).

Pro ce sa mien to de Se ña les Ana ló gi cas Los­ mi­cro­con­tro­la­do­res­ que­ in­cor­po­ran­ un

Con­ver­sor­A/D­ (Ana­ló­- gi­co­/Di­gi­tal)­ pue­den pro­ce­sar­ se­ña­les­ ana­- ló­gi­cas,­ tan­ abun­dan­- tes­en­las­apli­ca­cio­nes. Sue­len­dis­po­ner­de­un mul­ti­ple­xor­ que­ per­mi­- te­ apli­car­ a­ la­ en­tra­da del­ CAD­ di­ver­sas­ se­- ña­les­ ana­ló­gi­cas­ des­- de­ las­ pa­ti­llas­ del­ cir­- cui­to­in­te­gra­do. Por­otra­par­te­un­CDA o­ con­ver­sor­ D/A­ trans­- for­ma­ los­ da­tos­ di­gi­ta­- les­ ob­te­ni­dos­ del­ pro­- ce­sa­mien­to­ de­ la­ com­pu­ta­dor­ en­ su­ co­rres­pon­- dien­te­ se­ñal­ ana­ló­gi­ca­ que­ sa­ca­ al­ ex­te­rior­ por una­de­las­pa­ti­llas­de­la­cáp­su­la.­Exis­ten­mu­chos dis­po­si­ti­vos­ de­ sa­li­da­ que­ tra­ba­jan­ con­ se­ña­les ana­ló­gi­cas.

Al­gu­nos­ mo­de­los­ de­ mi­cro­con­tro­la­do­res­ dis­- po­nen­ in­ter­na­men­te­ de­ un­ Am­pli­fi­ca­dor­ Ope­ra­- cio­nal,­que­ac­túa­co­mo­com­pa­ra­dor­en­tre­una­se­- ñal­fi­ja­de­re­fe­ren­cia­y­otra­va­ria­ble­que­se­apli­ca por­una­de­las­pa­ti­llas­de­la­cáp­su­la.­La­sa­li­da­del com­pa­ra­dor­pro­por­cio­na­un­ni­vel­ló­gi­co­1­ó­0­se­- gún­una­se­ñal­sea­ma­yor­o­me­nor­que­la­otra.

Tam­bién­ hay­ mo­de­los­ de­ mi­cro­con­tro­la­do­res con­un­mó­du­lo­de­ten­sión­de­re­fe­ren­cia­que­pro­- por­cio­na­di­ver­sas­ten­sio­nes­de­re­fe­ren­cia­que­se pue­den­apli­car­en­los­com­pa­ra­do­res.

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Pro tec ción "Brow nout"

Es­ta­pro­tec­ción­la­rea­li­za­un­cir­cui­to­que­re­se­- tea­al­mi­cro­con­tro­la­dor­cuan­do­la­ten­sión­de­ali­- men­ta­ción­(VDD)­es­in­fe­rior­a­un­mí­ni­mo­("brow­- nout").­ Mien­tras­la­ten­sión­de­ali­men­ta­ción­sea­in­fe­- rior­al­de­brow­nout,­el­dis­po­si­ti­vo­se­man­tie­ne­re­- se­tea­do,­ co­men­zan­do­ a­ fun­cio­nar­ nor­mal­men­te cuan­do­ so­bre­pa­sa­ di­cho­ va­lor.­ Es­to­ es­ muy­ útil pa­ra­evi­tar­da­tos­erró­neos­por­tran­si­cio­nes­y­rui­- dos­en­la­lí­nea­de­ali­men­ta­ción.

Mo du la dor de An cho de Pul sos o PWM Son­ cir­cui­tos­ que­ pro­por­cio­nan­ en­ su­ sa­li­da im­pul­sos­de­an­chu­ra­va­ria­ble,­que­se­ofre­cen­al ex­te­rior­a­tra­vés­de­las­pa­ti­llas­del­en­cap­su­la­do. Es­útil­pa­ra­sis­te­mas­de­con­trol­de­po­ten­cia,­co­- mo­por­ejem­plo­mo­to­res.

Puer tos de Co mu ni ca ción

Pa­ra­ que­ el­ mi­cro­ se­ pue­da­ co­mu­ni­car­ con otros­dis­po­si­ti­vos,­otros­bu­ses­de­mi­cro­pro­ce­sa­- do­res,­bu­ses­de­sis­te­mas,­bu­ses­de­re­des­y­po­- der­ adap­tar­los­ con­ otros­ ele­men­tos­ ba­jo­ otras nor­mas­y­pro­to­co­los­es­pre­ci­so­agre­gar­le­uni­da­- des­o­puer­tos­de­co­mu­ni­ca­ción.­

Al­gu­nos­ mo­de­los­ dis­po­nen­ de­ re­cur­sos­ que per­mi­ten­ di­rec­ta­men­te­ es­ta­ ta­rea,­ en­tre­ los­ que des­ta­can:

• UART, adap ta dor de co mu ni ca ción se rie

asin cró ni ca.

• USART, adap ta dor de co mu ni ca ción se rie

sin cró ni ca y asin cró ni ca.

• Puer to pa ra le lo es cla vo pa ra po der co nec -

tar se con los bu ses de otros mi cro pro ce sa do res.

• USB (Uni ver sal Se rial Bus).

• Bus I2C, que es una in ter faz se rie de dos hi -

los de sa rro lla do por Phi lips.

• In ter fa ce SPI, un puer to se rie sin cró ni co. • CAN (Con tro ller Area Net work), pa ra per mi -

tir la adap ta ción con re des de co ne xio na do mul ti - ple xa do de sa rro lla do con jun ta men te por Bosch e In tel pa ra el ca blea do de dis po si ti vos en au to mó - vi les. En EE.UU. se usa el J185O.

• TC P/IP, ya exis ten mi cro con tro la do res con

un adap ta dor de co mu ni ca ción pa ra es te pro to co - lo.

Tan to el I2C en te le vi so res, co mo el Bus CAN en au to mó vi les, fue ron di se ña dos pa ra sim pli fi car el cir cui to que su po ne un bus pa ra le lo de 8 lí neas den tro de un te le vi sor, así co mo pa ra li brar de la car ga que su po ne una can ti dad in gen te de ca bles en un ve hí cu lo.

losMI Cro Con tro la Do resaVr

La­ em­pre­sa­At­mel­ ha­ de­sa­rro­lla­do­ una­ gran can­ti­dad­de­mi­cro­con­tro­la­do­res­en­di­fe­ren­tes­ga­- mas,­de­for­ma­si­mi­lar­a­lo­que­ha­he­cho­la­em­- pre­sa­Mi­cro­chip­con­nues­tros­vie­jos­ami­gos:­“los PICs”.