Tópicos Especiales de Mecatrónica

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Tópicos Especiales de Mecatrónica

Arquitectura de Microcontroladores II Memorias y Entradas/Salidas Digitales

Ricardo-Franco Mendoza-Garcia

[email protected]

Escuela Universitaria de Ingeniería Mecánica Universidad de Tarapacá

Arica, Chile

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1 _{Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones}

Buses de address, data y control Arquitectura Von Newmann Arquitectura Harvard Arquitecturas CISC y RISC

2 _{Entradas y Salidas (I/O) Digitales}

Conceptos Básicos Señales Digitales Características Eléctricas Tipos de I/Os 3 _Actividad 4 _Referencias

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The electronics of a computer is nothing more than a system designed to hold, move and change numbers.

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Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones

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Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Buses de address, data y control

Buses de address, data y control

Control indica si se lee, escribe, etc.

Address indica dónde se lee, escribe, etc.

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Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Arquitectura Von Newmann

Arquitectura Von Newmann

CPU no distingue entre ROM y RAM; considera bloque único de memoria. Un address bus, un data bus, y un control bus. Menos líneas -> microprocesadores.

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Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Arquitectura Harvard

Arquitectura Harvard

Memorias de instrucciones y datos separadas; cada una con address, data, y control buses. Más líneas -> microcontroladores.

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Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Arquitecturas CISC y RISC

CISC

Complex instruction set computer. Más compleja, resulta en chips más grandes. Tendencia original.

RISC

Reduced instruction set computer. Más simple, resulta en chips más pequeños. Todas las instrucciones tienen la misma longitud, pueden correr a más ciclos/sec.

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Entradas y Salidas (I/O) Digitales

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Entradas y Salidas (I/O) Digitales Conceptos Básicos

Conceptos Básicos

Periférico: dispositivo externo, e.g., LED o motor.

Puerto: circuito interno del microcontrolador para interactuar con

los periféricos (normalmente a través de registros).

Señal digital: conexión eléctrica que adopta (típicamente) sólo dos

valores: high (1) o low (0). Generalmente llamadas

General Purpose I/Os(GPIO).

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General Purpose I/Os(GPIO).

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Entradas y Salidas (I/O) Digitales Señales Digitales

Señales Digitales

Entradas: Leenuno de los siguientes estados high (1) o low (0).

Salidas: Proveenuno de los siguientes estados high (1), low (0) o

tri-state (floating).

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tri-state (floating).

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Consideraciones

estado high corresponde a un voltaje cercano a e.g. 5V o 3V;

estado low corresponde a un voltage cercano a 0V;

normalmente, microcontroladores pueden recibir (sink) más corriente de la que pueden dar (source); y

tri-state es útil para conectar más de un periférico a una misma I/O digital.

existe unthreshold para que las I/Os consideren algo como high

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Consideraciones

estado high corresponde a un voltaje cercano a e.g. 5V o 3V; estado low corresponde a un voltage cercano a 0V;

o low.Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.

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Consideraciones

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Consideraciones

o low.Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.

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Consideraciones

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Pull-up and pull-down resistors

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Entradas y Salidas (I/O) Digitales Características Eléctricas

Características Eléctricas

datasheetssiempre muestran: I _{absolute maximum ratings}_;

I _{DC electrical characteristics}_{; y} I _{AC electrical characteristics}_;

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I _{AC electrical characteristics}_;

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datasheetssiempre muestran: I _{absolute maximum ratings}_; I _{DC electrical characteristics}_{; y} I _{AC electrical characteristics}_;

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datasheetssiempre muestran: I absolute maximum ratings; I DC electrical characteristics; y I _{AC electrical characteristics}_;

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Entradas y Salidas (I/O) Digitales Tipos de I/Os

Tipos de I/Os

Programadas: el procesador decide cuando hacer algo con las I/Os.

Manejadas por interrupciones: un dispositivo externo decide

cuando el procesador debe hacer algo (i.e., I/O decide).

De acceso directo a memoria (DMA): la transferencia de

información entre I/O y memoria ocurre sin la intervención del procesador.

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Tipos de I/Os

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Tipos de I/Os

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Tipos de I/Os

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Actividad

Actividad

Ingresar a http://www.arduino.cc;

bajar hoja de datos del uC de las tarjetas “UNO” y “DUE”; identificar arquitectura de memoria y de instrucciones;

identificar valores de voltage de las I/Os digitales (high, low, y thresholds); e

identificar valores máximos de corriente de entrada (sinking) y

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Referencias

Bibliografía

Valdes-Perez, Fernando, Pallas-Areny, Ramon,Microcontrollers,

Fundamentals and Applications with PIC, 1st edition, CRC PRess.

Catsolis, John,Designing Embedded Hardware, 2nd edition,

O’Reilly Media, Inc.