C: Ban de ra de Aca rreo.

Es­te­ bit­ in­di­ca­ un­ aca­rreo­ en­ una­ ope­ra­ción arit­mé­ti­ca­o­ló­gi­ca.

re gIs tros DePro Pó sI toge ne ral

El­ Ar­chi­vo­ de­ Re­gis­tros­ se­ op­ti­mi­za­ pa­ra­ el con­jun­to­ de­ ins­truc­cio­nes­ RISC­ me­jo­ra­do­ del AVR.­A­fin­de­lo­grar­el­de­sem­pe­ño­y­la­fle­xi­bi­li­dad re­que­ri­das,­el­Ar­chi­vo­de­Re­gis­tros­so­por­ta­los­si­- guien­tes­es­que­mas­de­E/S:

• Un ope ran do de sa li da de 8 bits y una en tra -

da de re sul ta dos de 8 bits.

• Dos ope ran dos de sa li da de 8 bits y una en -

tra da de re sul ta dos de 8 bits.

• Dos ope ran dos de sa li da de 8 bits y una en -

tra da de re sul ta dos de 16 bits.

• Un ope ran do de sa li da de 16 bits y una en -

tra da de re sul ta dos de 16 bits.

La­fi­gu­ra­7­mues­tra­la­es­truc­tu­ra­de­los­32­re­- gis­tros­ de­ tra­ba­jo­ de­ pro­pó­si­to­ ge­ne­ral­ de­ la CPU.

La­ ma­yo­ría­ de­ las­ ins­truc­cio­nes­ que­ ope­ran en­el­Ar­chi­vo­de­Re­gis­tros­tie­nen­ac­ce­so­di­rec­to

G

c

M

A

a­ to­dos­ los­ re­gis­tros,­ y­ la­ ma­yo­ría­ de­ ellas­ son ins­truc­cio­nes­de­un­so­lo­ci­clo. Co­mo­se­ve­en­la­fi­gu­ra­7,­a­ca­da­re­gis­tro­se le­asig­na­una­di­rec­ción­de­me­mo­ria­de­Da­tos,­las cua­les­se­ma­pean­di­rec­ta­men­te­en­las­pri­me­ras 32­po­si­cio­nes­del­Es­pa­cio­de­Da­tos­del­usua­rio. Aun­que­no­se­im­ple­men­tan­fí­si­ca­men­te­co­mo­po­- si­cio­nes­ de­ me­mo­ria­ de­ SRAM,­ es­ta­ or­ga­ni­za­- ción­ de­ me­mo­ria­ pro­por­cio­na­ una­ gran­ fle­xi­bi­li­- dad­en­el­ac­ce­so­de­los­re­gis­tros,­ya­que­los­re­- gis­tros­ apun­ta­do­res­ X,­ Y­ y­ Z­ pue­den­ apun­tar­ a cual­quier­re­gis­tro­del­ar­chi­vo.

losre gIs trosX, y yz

Los­re­gis­tros­R26..R31­tie­nen­al­gu­nas­fun­cio­- nes­ adi­cio­na­les­ a­ su­ uso­ de­ pro­pó­si­to­ ge­ne­ral. Es­tos­son­pun­te­ros­de­di­rec­cio­nes­de­16­bits­pa­- ra­ el­ di­rec­cio­na­mien­to­ in­di­rec­to­ del­ es­pa­cio­ de da­tos.­Los­3­re­gis­tros­X,­Y­y­Z­de­di­rec­cio­na­mien­- to­in­di­rec­to­se­de­fi­nen­co­mo­se­des­cri­be­en­la­fi­- gu­ra­8.­En­los­dis­tin­tos­mo­dos­de­di­rec­cio­na­mien­- to­es­tos­re­gis­tros­de­di­rec­cio­nes­tie­nen­fun­cio­nes ta­les­co­mo­des­pla­za­mien­to­fi­jo,­in­cre­men­to­au­to­- má­ti­co­y­de­cre­men­to­au­to­má­ti­co. Puntero DePIla

La­ Pila­ se­ usa­ principalmente­ para­ guardar datos­ temporarios,­ guardar­ variables­ locales­ y guardar­ direcciones­ de­ regreso­ después­ de­ las interrupciones­y­de­las­llamadas­a­subrutinas.­El Registro­ del­ Puntero­ de­ Pila­ siempre­ apunta­ al tope­de­la­Pila.­La­Pila­se­implementa­creciendo de­posiciones­de­memoria­más­altas­a­más­bajas. Esto­implica­que­el­comando­PUSH­disminuye­el Puntero­de­Pila.­

El­Puntero­de­Pila­apunta­al­área­de­Pila­de­la SRAM­ de­ datos­ donde­ están­ ubicadas­ las­ pilas de­Subrutina­e­Interrupción.­Este­espacio­de­Pila en­la­SRAM­de­datos­debe­ser­definido­por­el­pro- grama­antes­de­que­se­ejecute­cualquier­llamada a­subrutina­o­se­habilite­cualquier­interrupción.­El Puntero­ de­ Pila­ debe­ ponerse­ en­ un­ punto­ por encima­de­0x60;­se­decrementa­en­1­cuando­se pone­un­dato­en­la­Pila­con­la­instrucción­PUSH, y­ se­ decrementa­ en­ 2­ cuando­ se­ pone­ la­ direc- ción­de­regreso­en­la­Pila­con­llamada­a­subruti- na­o­interrupción.­Se­incrementa­en­1­cuando­se extrae­un­dato­de­la­Pila­con­la­instrucción­POP, y­se­incrementa­en­2­cuando­se­extrae­un­dato­de la­Pila­con­regreso­de­subrutina­RET­o­regreso­de

Figura 8 - Registros de propósito general X, Y y Z.

interrupción­RETI.­­El­Puntero­de­Pila­del­AVR­se implementa­como­2­registros­de­8­bits­en­el­espa- cio­de­E/S.­El­número­de­bits­que­se­usan­en­la realidad­depende­de­la­implementación.­Notemos que­el­espacio­de­datos­en­algunas­implementa- ciones­de­la­arquitectura­del­AVR­es­tan­pequeño que­ sólo­ se­ necesita­ SPL.­ En­ este­ caso,­ el Registro­ SPH­ no­ estará­ presente.­ La­ figura­ 9 muestra­cómo­está­conformado­el­registro­“pun- tero­de­pila”

tIeMPo DeejeCuCIón De lasInstruCCIones

Esta­ sección­ describe­ los­ conceptos­ gen- erales­de­tiempo­de­acceso­para­la­ejecución­de las­instrucciones.­La­CPU­del­AVR­está­activada mediante­ el­ reloj­ clock­ generado­ directamente desde­ la­ fuente­ de­ reloj­ seleccionada­ para­ el chip.­No­se­usa­ninguna­división­interna­del­reloj.­

La­figura­10­muestra­la­búsqueda­de­instruc- ciones­y­la­ejecución­de­las­mismas­en­paralelo permitidas­ por­ la­ arquitectura­ de­ Harvard­ y­ el

concepto­de­Archivo­de­Registros­de­acceso­rápi- do.­ Este­ es­ el­ concepto­ básico­ de­ arquitectura “pipeline”­ para­ obtener­ hasta­ 1­ MIPS­ por­ MHz con­ los­ correspondientes­ resultados­ únicos­ de funciones­por­costo,­funciones­por­relojes,­y­fun- ciones­ por­ unidad­ de­ potencia.­ ­ La­ figura­ 11 muestra­el­concepto­de­temporización­interna­del Archivo­de­Registros.­En­un­solo­ciclo­de­reloj­se ejecuta­ una­ operación­ de­ la­ ALU­ que­ usa­ 2 operandos­de­registros,­y­el­resultado­se­almace- na­de­vuelta­en­el­registro­de­destino.­

De­esta­manera­concluímos­con­este­manual, en­el­que­detallamos­las­principales­característi- cas­ de­ los­ microcontroladores­ AVR­ de­ ATMEL, describiendo­ la­ función­ de­ sus­ bloques­ princi- pales.­Aclaramos­que­hace­unos­años,­en­Saber Electrónica­ (desde­ el­ número­ 244­ hasta­ el­ 262) publicamos­un­pequeño­curso­sobre­estos­micro- controladores­y­que­Ud.­puede­descargar­desde nuestra­ web:­ www.webelectronica.com.ar, haciendo­clic­en­el­ícono­password­e­ingresando la­clave:­CursoatMel.­J

Figura 10 - Búsqueda y ejecución de instrucciones en paralelo

normalmente asociamos al vúmetro como un instrumento decorativo que da una indica- ción de la potencia que está generando un amplificador; sin embargo el uso de este aparato puede extenderse a un sin fin de aplicaciones, en las que se requiere tener una medida de la potencia puesta en juego en

un circuito. en este artículo proponemos el armado de algunos circuitos sencillos, tanto con compuertas digitales como con circuitos integrados de usos específicos.

Por:Luis Horacio rodríguez - e-mail: [email protected]

IntroduccIón

El vúmetro fue desarrollado originalmente en 1939 por Bell Labs para 
la medición y la normaliza- ción de los niveles en las líneas telefónicas.
Actualmente suelen incluirse en equipos de audio para mostrar un 
nivel de señal en unidades de volumen.

Básicamente un vúmetro es un medidor de volu- men. Hoy en día, existen vúmetros construidos de muchas formas diferentes, podemos encontrarlos analógicos, otros a base de LEDs normalmente ver- des, amarillos y rojos e, incluso, representando las unidades de volumen en forma de barra en una pan- talla LCD.

VúmetrocmoS

Los VU de LED se pueden elaborar siguiendo diferentes técnicas. Por ejemplo, el uso de transisto- res individuales para la excitación de los LEDs puede aumentar bastante la complejidad del montaje y su

tamaño y por ello se suele preferir el empleo de cir- cuitos integrados.

Por medio de un circuito integrado CMOS, propo- nemos el armado de un sensible VUmetro del tipo “barra móvil” para 4 LEDs, fácilmente expansible a 8. Con el proyecto indicado tendremos una escala de LED que se puede acoplar prácticamente a cualquier aparato de sonido, tiene pocos componentes, un costo bastante accesible y puede ser armado hasta por principiantes.

Se trata de un proyecto muy interesante y de excelente desempeño que utiliza un integrado digital común de costo bastante bajo (mucho menos que los dedicados especiales para “bargraph” o barras de LEDs) y que exige mucho menos componentes exter- nos que una versión transistorizada.

El proyecto básico se hace para la excitación de 4 LEDs a partir de un canal de cualquier sistema de audio, exigiendo alrededor de 200mW para su exci- tación, pero su ampliación a 8 LEDs es simple y se pueden aplicar potencias mayores, hasta más de 100 watt al circuito con la simple utilización de un resistor (Rx) de valor apropiado.

M

Monta jeonta je

V

úmetros

La alimentación del circuito, se hace con una ten- sión de 9V a 12V lo que significa que tanto podemos usarlo con una fuente en un equipo de audio domés- tico como en el automóvil, alimentado por su

batería.

El circuito integrado CD4093 consiste en 4 puertas disparadoras Schmitt (NAND Schmitt Triggers) “NO-Y” que se caracterizan por una histéresis bastante acentuada.

Si conectamos una de las entradas de cada compuerta de este integrado al polo positivo de la alimentación, o sea, al nivel lógico 1 (alto), las transformaremos en com- puertas inversoras. Esto significa que, cuando la tensión en la entrada de cada una de las puertas alcanza un valor determinado (Vp), la salida conmuta rápidamente pasando del nivel alto al nivel bajo.

En las entradas de las compuertas conectamos un divisor de tensión al que apli- camos la señal de audio después de rectifi- cada y filtrada.

Para obtener la tensión necesaria para la conmutación de cada puerta, podemos ele- var la impedancia de la señal a través de un pequeño transformador de salida que tam- bién sirve para aislar el circuito de la fuente de señal de audio (en el circuito de la figura 1 no está contemplado dicho transformador y se trata de cualquier transformador de salida de audio, incluso los empleados en las viejas

radios transistorizadas). De esta forma, el nivel en que cada una de las puertas conectadas como inver- sores dispara, pasando del nivel alto hacia el bajo y Figura 1

encendiendo el LED correspondiente conectado en la salida, es diferente.

El primer LED que enciende es el LED 1, pasando después al 2, 3, y finalmente al 4 cuando el pico de audio alcanza su máxima intensidad.

La finalidad del trimpot VR2 es permitir un ajuste del encendido del último LED con la máxima intensidad de la señal con que trabajamos. El potenciómetro VR1 regula la sensibilidad del aparato en función del volu- men del aparato de sonido.

El capacitor C1 en la entrada, que filtra la señal recti- ficada de audio, tiene por función hacer que el cir- cuito responda más a las frecuen- cias bajas con una cierta inercia, debiendo su valor ser elegido a crite- rio de cada monta- dor.

En la figura 1 tenemos el dia- grama del circuito completo en la ver- sión de 4 LEDs.

El montaje en una placa de cir- cuito impreso

puede hacerse según la disposición mostrada en la figura 2.

El conjunto podrá ser instalado en una caja de plástico. Los resistores son todos de 1/8 ó 1/4W con 10% ó 20% de tolerancia y los LEDs son rojos comu- nes, pero nada impide usar otros colores. El capaci- tor C1 puede ser de poliéster o cerámico y C2 es un electrolítico para 16V o más.

Para el integrado sugerimos la utilización de un zócalo DIL de 14 pines, lo que evitaría problemas en el momento de soldar por exceso de calor y facilita- ría una eventual sustitución.

El diodo D1 es de silicio de uso general, admi- tiendo equivalentes. VR1 es un potenciómetro común que puede incluir la llave conecta/desconecta (S1) y VR2 es un trimpot. Para usar en el automóvil será interesante incluir un fusible de 500mA en serie con la alimentación. J

Vúmetro de12 LedS

El circuito de la figura 3 es ideal para conectarlo a la salida del preamplificador de una unidad de potencia, este circuito permite mirar la "sonoridad" del audio reflejada en 12 LEDs que pueden ser o no de diferentes colores.

El circuito funciona en torno a un UAA180, que es un integrado diseñado para estas aplicaciones. Se alimenta con 12V que pueden ser obtenidos de la batería del auto. El potenciómetro ajusta la sensibili-