Sm parte 1

SISTEMAS
MICROPROCESADOS
Ana Rodríguez Hoyos
ana.fernanda.rodriguez@gmail.com
1

Evaluación
• I y II bimestre:
Prueba 1 = 30 %
Prueba 2 = 30 %
Prueba 3 = 30 %
Deberes = 10 %
* Opcional (II bimestre) Elaboración de un proyecto.
2

Bibliografía
• Programming and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw Hill
Dhananjay V. Grade (2001).
• Apuntes de la materia Microprocesadores I, Instituto Tecnológico del
Mar, Mazatlán Autor: Domínguez Arrellano Rufino J.
• Manuales:
1. Atmel, 8 bit AVR, Instruction Set
2. Atmel, 8 bit AVR, Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable
Flash.
3

Objetivos
• Conocer los fundamentos de los Sistemas Microprocesados y aplicar
los conocimientos en el diseño de circuitos.
• Conocer los fundamentos a ser aplicados en el desarrollo de su
carrera.
4

Contenido
• CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
• Capítulo 2: INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES AVR
• Capítulo 3: PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR
ATMEGA164P
• Capítulo 4: PÓRTICOS DE ENTRADA SALIDA SUBRUTINAS Y STACK
• Capítulo 5: CIRCUITOS TEMPORIZADORES CONTADORES E
INTERRUPCIONES.
• Capítulo 6: CONVERSOR DE ANALÓGICO A DIGITAL
• Capítulo 7: CIRCUITOS USART y SPI.
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CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
oArquitectura básica de un sistema microprocesado.
oDescripción de los bloques funcionales de un computador.
oEstructura interna de un microprocesador.
oArquitectura de un microprocesador típico.
oDiferencias entre las arquitecturas CISC y RISC.
oResolución de un problema con un microcontrolador.
Contenido
6

Arquitectura básica de un sistema microprocesado
• El microprocesador: Es un circuito integrado digital que puede programarse con
una serie de instrucciones, para realizar funciones específicas con los datos.
INTRODUCCIÓN
Cuando un microprocesador se conecta a un dispositivo de memoria y se provee
de dispositivos de entrada salida, pasa a ser un sistema microprocesado.
• La mayoría de computadoras utiliza la Arquitectura de von Neumann (Programa
almacenado en memoria).
• Ejecución de programas.
 Programa  Localizado en memoria
 Instrucciones
• CPU  Ejecutar instrucciones  Ciclo de instrucciones 8

Ciclo de instrucción de Von Neumann
INTRODUCCIÓN
1.- Fetch: Recuperar o
extraer la información
(Instrucciones) desde
memoria y llevarla al
microprocesador.
2.- Decode: Decodificación
de las instrucciones.
3.- Execute: Ejecución de
las instrucciones.
9

Sistema microprocesado:
• Todas Las funciones del sistema serán
controladas por el microprocesador UP.
• Un sistema microprocesado debe estar
formado al menos por un microprocesador
UP.
• La funcionalidad de un microprocesador
depende de las instrucciones del programa y
de la interacción con el medio externo a
través de las entradas y salidas del sistema
microprocesado.
INTRODUCCIÓN
10

Arquitectura básica de un sistema Microprocesado a nivel de
bloques funcionales
INTRODUCCIÓN
11

Descripción de bloques funcionales
• Bus de direcciones: Es un bus de un solo sentido (Líneas
unidireccionales) a través del cual el microprocesador envía un código
de dirección a una memoria o dispositivo externo.
INTRODUCCIÓN
La capacidad máxima de acceso a memoria del uP = número lineas
Ejemplo:
16 líneas = 216=65.536 posiciones = 64K
32 líneas = 232=4.294.467.296 = 4 Gigas (Pentium)
Zn = 2n ; donde n = número de líneas
12

• Bus de datos: Es un bus de dos sentidos es decir líneas
bidireccionales (entrada/salida) empleadas para el envío y recepción
de datos entre el uP y los demás elementos del sistema.
INTRODUCCIÓN
Tamaño de palabra = # bits que procesa la CPU = # líneas que tiene el bus
Potencia del uP  A mayor tamaño del bus mayor cantidad de
información puede ser envíada y recibida a la vez.
13

• Bus de control: La funcionalidad de este bus es controlar y coordinar
las acciones de los elementos del sistema. Formado por líneas
unidireccionales que entran en la CPU y otras que salen de ella.
INTRODUCCIÓN
 Señales de
lectura/escritura
 Ciclos de espera
 Interrupciones
14

• Sistema de Entrada/Salida I/O:
Conjunto de circuitos electrónicos
que permiten el flujo de
información entre las distintas
unidades del sistema con el medio
externo por medio de periféricos.
• Periféricos: Dispositivos
encargados de la comunicación
entre el sistema y el usuario y del
almacenamiento de información.
INTRODUCCIÓN
15

• Unidad de memoria:
Dispositivo que almacena las instrucciones de los programas , los datos y
resultados temporales que se van procesando.
Tipos de memoria:
a) Memorias de solo lectura
b) Memorias de sobre todo lectura
c) Memorias de Lectura/Escritura
INTRODUCCIÓN
16

• Unidad de memoria:
a) Memorias de solo lectura:
o ROM (Read Only Memory): Empleada principalmente en microprogramación de
sistemas.
o PROM (Programmable Read Only Memory): El proceso de escritura es electrónico. Se
puede grabar posteriormente a la fabricación del chip, a diferencia de las anteriores que
se graba durante la fabricación. Permite una única grabación y es más cara que la ROM.
b) Memorias de sobre todo lecura:
o EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede escribir varias veces
de forma eléctrica, sin embargo, el borrado de los contenidos es completo y a través de
la exposición a rayos ultravioletas (de esto que suelen tener una pequeña ‘ventanita’ en
el chip).
o EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede borrar
selectivamente byte a byte con corriente eléctrica. Es más cara que la EPROM.
o Memoria Flash: Está basada en las memorias EEPROM pero permite el borrado bloque
a bloque y es más barata y densa,.
INTRODUCCIÓN
17

•Unidad de memoria:
c) Memorias de Lectura/Escritura:
oDRAM(Dynamic Random Access Memory): Los datos se
almacenan como en la carga de un condensador. Tiende a
descargarse y, por lo tanto, es necesario un proceso de refresco
periódico. Son más simples y baratas que las SRAM.
oSRAM (Static Random Access Memory): Los datos se almacenan
formando biestables, por lo que no requiere refresco. Igual que
DRAM es volátil. Son más rápidas que las DRAM y más caras.
INTRODUCCIÓN
18

• Sistemas de memoria:
La memoria también puede ser clasificada como:
oNo Volatil  Aquella memoria que al apagarla no pierde la información
almacenada.
Ejemplo: ROM
oVolatil  Memoria que pierde la información al interrumpirse el flujo eléctrico.
Ejemplo: RAM
INTRODUCCIÓN
19

Sistemas de memoria
• Dirección: Es la posición de identificación de
una palabra en memoria.
• Longitud/tamaño de palabra: Cantidad de bits
que puede almacenar cada posición.
Capacidad = # de posiciones x longitud de palabra
Ejemplo:
8K x 4 : 8192 posiciones de 4 bits c/u
2K x 8 : 2048 posiciones de 8 bits c/u
INTRODUCCIÓN
20

Sistemas de memoria
• Memoria no volatil  EPROM 2732
 Organización de memoria: 4K x 8
o Tamaño de palabra = 8
o Posiciones = 4K = 4096
o # líneas dirección = 12
 Tiempo de acceso: 450 ms
 Descripción de terminals:
 A0-A11  Líneas de dirección
 D0-D7  Entrada de datos/salidas de
datos
 G  Habilitación para lectura
 E  Enable
INTRODUCCIÓN
21

Sistemas de memoria
• Memoria volatil  SRAM 6116
 Organización de memoria: 2K x 8
o Tamaño de palabra = 8
o Posiciones = 2K = 2048
o # líneas dirección = 11
 Alta velocidad de acceso: 150 nseg.
 Descripción de terminals:
 A0-A10  Líneas de dirección
 D0-D7  Entrada de datos/salidas de
datos
 CS  Habilitador de pastilla
 OE  Habilitador de salidas
 WE  Habilitador para escritura
INTRODUCCIÓN
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• Memoria volatil  SRAM 6116
Sistemas de memoria
INTRODUCCIÓN
DATA out  Data leído
DATA in  Dato escrito
Mode CS OE WE I/O
Lectura L L H Data out
Escritura L H L Data in
Alta Z H H X Alta Z
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Adaptación al ancho del bus de datos:
Deseable  Tamaño del bus de datos Up (K) sea igual al número de bits que salen y entran
de la memoria.
Casos:
 Si el ancho del bus de datos de los chips de memoria es superior a K bits del Up,
sólo se utiliza K líneas de dicho bus.
 Si el ancho del bus de datos de los chips de memoria es inferior a K bits, se utilizará
varios chips para conectarlos en paralelo al bus de datos del microprocesador.
Bus de Direcciones:
 Las líneas más significativas del bus de direcciones que sale del procesador
seleccionan el chip al que accedemos.
 Las líneas menos significativas del bus de direcciones que sale del procesador
seleccionan la posición de memoria (dirección física) dentro del chip.
Sistemas de memoria (Pautas de ejercicios):
INTRODUCCIÓN
24

• Mapas de memoria: Organización de las distintas unidades de memoria
(Chips) en el espacio de direccionamiento de un procesador.
Sistemas de memoria
INTRODUCCIÓN
25

Sistemas de memoria
INTRODUCCIÓN
26

Ejercicio 1 (1)
• Se tiene un microprocesador cuya arquitectura para el manejo de
datos es de 8 bits y posee 16 líneas de direccionamiento. Se dispone
de dos memorias de 16KB. Realice el diagrama para un óptimo
direccionamiento.
Resolución:
memoria= 16K = 24K x 8 = 214
o Bus de datos = 8
o Bus de direcciones = 14
INTRODUCCIÓN
27

Ejercicio 1 (2) INTRODUCCIÓN
28

Ejercicio 1 (3)
• Mapa de memoria
INTRODUCCIÓN
MEM 1
MEM 2
16 K
16 K
A 15 A14
0 0
0 1
1 0
1 1
0000 H
3FFFF H
4000 H
7FFFF H
8000 H
BFFFF H
C000 H
FFFFF H
RANGO DE POSICIONES
$0000
$3FFFF
29

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