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Descripción
Mapa Mental por Oscar Acosta González, actualizado hace más de 1 año
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Creado por Oscar Acosta González
hace alrededor de 1 año
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ARQUITECTURA DE
LOSMICROCONTROLADORES PIC
OscarAcosta G
- GENERALIDADES SOBRE LA ARQUITECTURA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC
- Las partes principales de un microcontrolador son: 1. Procesador 2. Memoria no volátil para contener el
programa 3. Memoria de lectura y escritura para guardar los datos 4. Líneas de Entrada/Salida para los controladores de
periféricos: a) Comunicación paralelo b) Comunicación serie c) Diversas puertas de comunicación (bus , USB, etc.)
5. Recursos auxiliares: a) Circuito de reloj b) Temporizadores c) Perro Guardíán («watchdog») d) Conversores AD y
DA e) Comparadores analógicos f) Protección ante fallos de la alimentación g) Estado de reposo o de bajo
consumo
- PROCESADOR
- El procesador La necesidad de conseguir elevados rendimientos en el procesamiento de las
instrucciones ha desembocado en el empleo generalizado de procesadores de arquitectura Harvard
frente a los tradicionales que seguían la arquitectura de von Neumann. Esta última se caracterizaba
porque la UCP (Unidad Central de Proceso) se conectaba con una memoria única, donde coexistían
datos e instrucciones, a través de un sistema de buses. En la arquitectura Harvard son independientes la
memoria de instrucciones y la memoria de datos y cada una dispone de su propio sistema de buses para
el acceso.
- El procesador La necesidad de conseguir elevados rendimientos en el procesamiento de las
instrucciones ha desembocado en el empleo generalizado de procesadores de arquitectura Harvard
frente a los tradicionales que seguían la arquitectura de von Neumann. Esta última se caracterizaba
porque la UCP (Unidad Central de Proceso) se conectaba con una memoria única, donde coexistían
datos e instrucciones, a través de un sistema de buses. En la arquitectura Harvard son independientes la
memoria de instrucciones y la memoria de datos y cada una dispone de su propio sistema de buses para
el acceso.
- MEMORIA DE PROGRAMA
- El microcontrolador está diseñado para que en su memoria de programa se almacenen todas las
instrucciones del programa de control. No hay posibilidad de utilizar memorias externas de ampliación.
Como el programa a ejecutar siempre es el mismo, debe estar grabado de forma permanente. Los tipos
de memoria adecuados para soportar esta función admiten cinco versiones diferentes: ROM con
máscara, EPROM, OTP, EEPROM, FLASH.
- El microcontrolador está diseñado para que en su memoria de programa se almacenen todas las
instrucciones del programa de control. No hay posibilidad de utilizar memorias externas de ampliación.
Como el programa a ejecutar siempre es el mismo, debe estar grabado de forma permanente. Los tipos
de memoria adecuados para soportar esta función admiten cinco versiones diferentes: ROM con
máscara, EPROM, OTP, EEPROM, FLASH.
- MEMORIA DE DATOS
- Los datos que manejan los programas varían continuamente, y esto exige que la memoria que les
contiene debe ser de lectura y escritura, por lo que la memoria RAM estática (SRAM) es la más
adecuada, aunque sea volátil. Hay microcontroladores que también disponen como memoria de datos
una de lectura y escritura no volátil, del tipo EEPROM. De esta forma, un corte en el suministro de la
alimentación no ocasiona la pérdida de la información, que está disponible al reiniciarse el programa.
- Los datos que manejan los programas varían continuamente, y esto exige que la memoria que les
contiene debe ser de lectura y escritura, por lo que la memoria RAM estática (SRAM) es la más
adecuada, aunque sea volátil. Hay microcontroladores que también disponen como memoria de datos
una de lectura y escritura no volátil, del tipo EEPROM. De esta forma, un corte en el suministro de la
alimentación no ocasiona la pérdida de la información, que está disponible al reiniciarse el programa.
- LÍNEAS DE ENTRADA/SALIDA PARA LOS CONTROLADORES DE PERIFÉRICOS
- A excepción de dos patitas destinadas a recibir la alimentación, otras dos para el cristal de cuarzo, que
regula la frecuencia de trabajo, y una más para provocar el Reset, las restantes patitas de un
microcontrolador sirven para soportar su comunicación con los periféricos externos que controla. Las
líneas de E/S que se adaptan con los periféricos manejan información en paralelo y se agrupan en
conjuntos de ocho, que reciben el nombre de Puertas. Hay modelos con líneas que soportan la
comunicación en serie; otros disponen de conjuntos de líneas que implementan puertas de
comunicación para diversos protocolos, como el I2ºC, el USB, etc.
- A excepción de dos patitas destinadas a recibir la alimentación, otras dos para el cristal de cuarzo, que
regula la frecuencia de trabajo, y una más para provocar el Reset, las restantes patitas de un
microcontrolador sirven para soportar su comunicación con los periféricos externos que controla. Las
líneas de E/S que se adaptan con los periféricos manejan información en paralelo y se agrupan en
conjuntos de ocho, que reciben el nombre de Puertas. Hay modelos con líneas que soportan la
comunicación en serie; otros disponen de conjuntos de líneas que implementan puertas de
comunicación para diversos protocolos, como el I2ºC, el USB, etc.
- RECURSOS AUXILIARES
- Según las aplicaciones a las que orienta el fabricante cada modelo de microcontrolador, incorpora una
diversidad de complementos que refuerzan la potencia y la flexibilidad del dispositivo. Entre los
recursos más comunes se citan a los siguientes: a) Circuito de reloj, encargado de generar los impulsos
que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema. b) Temporizadores, orientados a controlar
tiempos. c) Perro Guardián («watchdog»), destinado a provocar una reinicialización cuando el
programa queda bloqueado. d) Conversores AD y DA, para poder recibir y enviar señales analógicas. e)
Comparadores analógicos, para verificar el valor de una señal analógica. f) Sistema de protección ante
fallos de la alimentación.
- COMPLEMENTO A LO ANTERIOR:
- Temporizadores o “Timers”: Se emplean para controlar periodos de tiempo y para llevar la cuenta
de acontecimientos que suceden en el interior. • Perro guardián o “Watchdog”: Es un temporizador
que cuando se desborda y pasa por cero provoca un reset automáticamente en el sistema. •
Estado de reposo o de bajo consumo: Es un estado del sistema donde se detiene el reloj principal
y sus circuitos asociados con el objetivo de ahorrar energía en periodos de tiempo donde el
microcontrolador se mantiene en espera de instrucciones. • Conversor A/D: Procesa señales
analógicas convirtiéndolas en señales digitales. • Comparador analógico: Algunos modelos de
microcontroladores disponen internamente de un amplificador operacional que actúa como
comparador entre una señal fija de referencia y otra variable que se aplica por una de las patitas
de la cápsula. La salida del comparador proporciona un nivel lógico 1 ó 0 según una señal sea
mayor o menor que la otra. Modulador de anchura de impulsos o PWM:
- Temporizadores o “Timers”: Se emplean para controlar periodos de tiempo y para llevar la cuenta
de acontecimientos que suceden en el interior. • Perro guardián o “Watchdog”: Es un temporizador
que cuando se desborda y pasa por cero provoca un reset automáticamente en el sistema. •
Estado de reposo o de bajo consumo: Es un estado del sistema donde se detiene el reloj principal
y sus circuitos asociados con el objetivo de ahorrar energía en periodos de tiempo donde el
microcontrolador se mantiene en espera de instrucciones. • Conversor A/D: Procesa señales
analógicas convirtiéndolas en señales digitales. • Comparador analógico: Algunos modelos de
microcontroladores disponen internamente de un amplificador operacional que actúa como
comparador entre una señal fija de referencia y otra variable que se aplica por una de las patitas
de la cápsula. La salida del comparador proporciona un nivel lógico 1 ó 0 según una señal sea
mayor o menor que la otra. Modulador de anchura de impulsos o PWM:
- COMPLEMENTO A LO ANTERIOR:
- Según las aplicaciones a las que orienta el fabricante cada modelo de microcontrolador, incorpora una
diversidad de complementos que refuerzan la potencia y la flexibilidad del dispositivo. Entre los
recursos más comunes se citan a los siguientes: a) Circuito de reloj, encargado de generar los impulsos
que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema. b) Temporizadores, orientados a controlar
tiempos. c) Perro Guardián («watchdog»), destinado a provocar una reinicialización cuando el
programa queda bloqueado. d) Conversores AD y DA, para poder recibir y enviar señales analógicas. e)
Comparadores analógicos, para verificar el valor de una señal analógica. f) Sistema de protección ante
fallos de la alimentación.
- Las partes principales de un microcontrolador son: 1. Procesador 2. Memoria no volátil para contener el
programa 3. Memoria de lectura y escritura para guardar los datos 4. Líneas de Entrada/Salida para los controladores de
periféricos: a) Comunicación paralelo b) Comunicación serie c) Diversas puertas de comunicación (bus , USB, etc.)
5. Recursos auxiliares: a) Circuito de reloj b) Temporizadores c) Perro Guardíán («watchdog») d) Conversores AD y
DA e) Comparadores analógicos f) Protección ante fallos de la alimentación g) Estado de reposo o de bajo
consumo
- PIC 18F4550
- CARACTERÍSTICAS DE LA FAMILIA PIC 18
- ARQUITECTURA DEL PIC 18F4550.
- Recopilada del Data Sheet
- Presenta una arquitectura tipo Harvard, debido a que tiene un bus de
instrucciones y un bus de datos, por separado.
- Tiene 5 puertos de entradas y salidas digitales: PUERTO A, B, C, D, E (Pequeño).
- PERIFÉRICOS
- Comparador, contadores, temporizadores (timers 0-3), convertidores
analógicos-digitales, módulo de comunicación serial EUSART, USB para comunicación.
- Comparador, contadores, temporizadores (timers 0-3), convertidores
analógicos-digitales, módulo de comunicación serial EUSART, USB para comunicación.
- MÓDULO DEL RELOJ
- Tiene un oscilador interno, sin embargo, tiene capacidad
para utilizar un oscilador externo. El oscilador interno no es
tan estable en comparación a uno externo.
- Diagrama esquemático de la
configuración del oscilador
- Diagrama esquemático de la
configuración del oscilador
- Tiene un oscilador interno, sin embargo, tiene capacidad
para utilizar un oscilador externo. El oscilador interno no es
tan estable en comparación a uno externo.
- Recopilada del Data Sheet
- CONFIGURACIÓN DEL RELOJ
- Relicé la configuración del reloj en MPLAB X siguiendo las
indicaciones del video. Lo obtenido se muestra en la imagen
mostrada.
- Relicé la configuración del reloj en MPLAB X siguiendo las
indicaciones del video. Lo obtenido se muestra en la imagen
mostrada.
- CARACTERÍSTICAS DE LA FAMILIA PIC 18
Recursos multimedia adjuntos
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