Instituto Tecnológico de CuliacánMICROCONTROLADORES 1 CULIACÁN SINALOA MÉXICO A 26 DE AGOSTO DEL 2013 Introducción • Controlador: dispositivo que se emplea para el gobierno de uno o varios procesos. Por ejemplo, el controlador que regula el funcionamiento de un horno. • Microcontrolador: un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. 2 • Es Microcontrolador un sistema cerrado que contiene un computador completo y de prestaciones limitadas que no se pueden modificar. Figura 1: Microcontroladores Marca Microchip 3 . ESTRUCTURA DE UN MICROCONTROLADOR 4 Figura 2: Estructura Microcontroador . Se almacenan temporalmente los datos con los que trabaja el programa. Forman parte de la entrada los puertos en paralelo y serie. CPU (Unidad Central de Proceso)-. RAM (Random Access Memory)-. convertidores de A/D Y D/A. Entradas y Salidas-. los temporizadores y la gestión de las interrupciones.ESTRUCTURA: Osciladores. 5 Perro Guardián (Watchdog)-. Puede ser RC o por un cristal de cuarzo.genera los pulsos que sincronizan todas las operaciones internas. desde la ROM. Esta unidad trae las instrucciones del programa. ROM (Read Only Memory)-. Memoria-. . Almacena permanentemente el programa que debe ejecutar el microcontrolador . Donde se almacenan las instrucciones del programa y datos que manipula. ALU. las interpreta (decodifica) y hace que las ejecuten. una a una. Destinado a provocar una reinicialización cuando el programa se queda bloqueado. ESTRUCTURA: 6 Figura 3: Estructura Interna Microcontrolador . 7 Figura 4: Microprocesador Intel I7 Figura 5: Microprocesador Phenom II .Microprocesador • Un microprocesador es un sistema abierto (configuración variable) con el que puede construirse un computador con las características que se desee. acoplándole los módulos necesarios. Decodifica la instrucción 4. Envía la instrucción al decodificador (fetch) 3. Lee las operaciones 5. Escribe los resultados en la memoria principal o en registros Compuesto por: • Varios registros • Unidad de control • Unidad aritmética lógica • Unidad de coma flotante 8 . Ejecuta el procesamiento 6. Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal (Prefetch) 2.Funcionamiento y Componentes Ejecuta instrucciones almacenados en la memoria principal de forma binaria y en orden secuencial: 1. Arquitectura • Encapsulado • Memoria Cache • Coprocesador matemático • Registros • Memoria • Puertos 9 Figura 7: Estructura Interna Microprocesador gura 6: Localización del microprocesador en la tarjeta madre. . Fabricación 10 Figura 8: Fabricación de un Microprocesador . 3. 8 subprocesos y memoria DDR3L 11 .9 Ghz.Breve Hstoria • 1971 .INTEL 4004 • 1974 – INTEL 8080 • 1978 – INTEL 8086 y 8088 • 1982 – INTEL 80286 • 1985 – INTEL 80326 • 1993 – INTEL PENTIUM ACTUALIDAD INTEL Core Haswell: INTEL CORE i7-4930 MX processor Extreme Edition 8MB cache. 4 núcleos. 64 bit. enviando información en este proceso. el más pequeño hasta la fecha: un transistor de ese procesador puede encenderse y apagarse. 12 . volviéndolo más eficiente. a la vez que aumenta significativamente el desempeño. Actualmente. Intel ha desarrollado un microprocesador de 45nm. lo que es demasiado. la velocidad y el poder de procesamiento del núcleo del sistema. Un nanómetro equivale a una millonésima de milímetro. alrededor de 300 mil millones de veces por segundo. La reducción del tamaño del microprocesador a través de técnicas propias de la nanotecnología reduce el consumo de energía.Futuro Se está trabajando para el desarrollo de pequeños microprocesadores de 10 nm en los próximos diez años. Microcomputador Figura 10: Microcomputador Figura 9: Tarjeta Madre 13 . dispositivos de mano. Dentro del término microcomputadora pueden agruparse computadoras de diferentes tipos y usos como consolas de videojuegos. las mainframes y las minicomputadoras. notebooks. teléfonos celulares y las computadoras personales (PC). tablet PCs. comparadas a sus predecesoras históricas. Generalmente son computadoras que ocupan espacios físicos pequeños.Microcomputador Una microcomputadora es un tipo de computadora que utiliza un microprocesador como unidad central de procesamiento (CPU). 14 . oficinas. • Penetración social: mediana. escuelas.CARACTERÍSTICAS Sus principales características son: • Velocidad de procesamiento: decenas de millones de instrucciones por segundo. • Tamaño: pequeña. en los países industrializados. 15 . • Facilidad de uso: fáciles de usar. • Usuario a la vez: uno (por eso se llaman personales). • Costo: pocos cientos de dólares estadounidenses. • Su uso más común es para propósitos personales. o portátiles. • Clientes usuales: pequeñas empresas. • Impacto social: alto. • Parque instalado: cientos de millones en el mundo. • Peso: 10 kg aproximadamente (computadoras de escritorio). Sin embargo. 16 . un computadora general puede encargarse de una amplia variedad de trabajos.Conclusión • La principal diferencia entre un microcontrolador y una computadora típica es cuestión de escala. Usualmente un microcontrolador está programado para una tarea específica y suele hacerla sin mayor intervención humano. • Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos. con un mínimo de chips externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque el dispositivo. enganchado a la fuente de energía y de información que se necesite. • En un microcontrolador es más fácil convertir en una computadora su funcionamiento.• Son Microcontroladores diseñados para disminuir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. 17 . Por eso el tamaño del CPU. la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. • Protección anti copia de la memoria de programa (evitar ingeniería inversa y espionaje industrial..Características • Suelen utilizar arquitectura Harvard (memoria de datos e instrucciones separadas). .) 18 . • Dormido hasta recibir interrupción. • Dimensiones muy reducidas • Robustez (pantallazo azul en una lavadora o en un misil?) Watchdog Timer. sondas espaciales. Presenta ventajas en computadores que no hay que reprogramar constantemente.. • Bajo consumo: funcionamiento a pilas. oAplicaciones críticas (resistencia térmica. Ethernet). oInstrumentación (sensores. LCD..Características • Gran variedad dentro de una misma familia oAdaptado a aplicaciones concretas oRobots y sistemas mecánicos (control de motores).) 19 . USB. robustez). . oMultimedia (entradas A/D y salidas D/A). oComunicaciones (WiFi.. para resolver un laberinto. detectar objetos en un proceso. en algún proceso industrial. etc. robots para luchar sumo.Aplicaciones • Construir robots para concursos. • Activar o desactivar sistemas de forma inalámbrica. para limpieza. • Diseñar alarmas para casas o para autos. 20 . por ejemplo seguidores de línea. presión etc. por ejemplo control de velocidad de una banda transportadora. • Automatización de algún proceso. etc. • Diseñar instrumentos de medición o de control de variables como temperatura. sistema de alarma.) 21 . • El automóvil tiene muchos microcontroladores (panel de instrumentos. el celular tiene uno o más microcontroladores.• La TV se enciende y se muestran las imágenes. etc. inyección electrónica. • Horno de microondas cuando muestran la temperatura estos dispositivos tienen obviamente un microcontrolador en su interior. pues la televisión tiene uno o más microcontroladores • Si se observa el teléfono celular para saber si no hay mensajes o inclusive para jugar o navegar en la red. -Es una CPU en un sólo circuito integrado.• Microprocesador (µp). • Microcontrolador (µcc).-Es una microcomputadora en un sólo circuito integrado 22 . • Microcomputador (µc).-Es una computadora cuya CPU es un µp. upm.pdf • http:// www.mx/~ cantocar/microcontroladores/SLIDES_8051_PDF/2_INTROD.Bibliografía • http://galia.uaslp.PDF • http://www.fc.co/~eduque/arquitec/Pic16f84.html • http:// ingeniatic.utp.euitt.slideshare.slideshare.edu.net/nticx/el-microprocesador .net/tecautind/introduccion-a-microcontroladores • http:// www.buenastareas.com/ensayos/Caracteristicas-Microcontrolador/ 1870493.es/index.php/tecnologias/item/519-microproce 23 sador • http://www.