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Tópicos Especiales de MecatrónicaArquitectura de Microcontroladores IIMemorias y Entradas/Salidas Digitales

Ricardo-Franco [email protected]

Escuela Universitaria de Ingeniería MecánicaUniversidad de Tarapacá

Arica, Chile

October 9, 2014

R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Memorias y Digital I/Os October 9, 2014 1 / 18

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1 Arquitecturas de Acceso a Memoria e InstruccionesBuses de address, data y controlArquitectura Von NewmannArquitectura HarvardArquitecturas CISC y RISC

2 Entradas y Salidas (I/O) DigitalesConceptos BásicosSeñales DigitalesCaracterísticas EléctricasTipos de I/Os

3 Actividad

4 Referencias


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The electronics of a computer is nothing morethan a system designed to hold, move andchange numbers.


Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones

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3 Actividad

4 Referencias


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

Buses de address, data y controlControl indica si se lee, escribe, etc.

Address indica dónde se lee, escribe, etc.Data transporta los operandos de las instrucciones.


Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Arquitectura Von Newmann

Arquitectura Von NewmannCPU no distingue entre ROM y RAM; considera bloque único dememoria. Un address bus, un data bus, y un control bus. Menoslíneas -> microprocesadores.


Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Arquitectura Harvard

Arquitectura HarvardMemorias de instrucciones y datos separadas; cada una conaddress, data, y control buses. Más líneas -> microcontroladores.


Arquitecturas de Acceso a Memoria e Instrucciones Arquitecturas CISC y RISC

CISCComplex instruction set computer. Más compleja, resulta en chipsmás grandes. Tendencia original.

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


Entradas y Salidas (I/O) Digitales

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3 Actividad

4 Referencias


Entradas y Salidas (I/O) Digitales Conceptos Básicos

Conceptos BásicosPeriférico: dispositivo externo, e.g., LED o motor.

Puerto: circuito interno del microcontrolador para interactuar conlos periféricos (normalmente a través de registros).

Señal digital: conexión eléctrica que adopta (típicamente) sólo dosvalores: high (1) o low (0). Generalmente llamadasGeneral Purpose I/Os (GPIO).


Entradas y Salidas (I/O) Digitales Señales Digitales

Señales DigitalesEntradas: Leen uno de los siguientes estados high (1) o low (0).

Salidas: Proveen uno de los siguientes estados high (1), low (0) otri-state (floating).



Consideracionesestado 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); ytri-state es útil para conectar más de un periférico a una mismaI/O digital.existe un threshold para que las I/Os consideren algo como higho low. Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.



Consideracionesestado 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); ytri-state es útil para conectar más de un periférico a una mismaI/O digital.existe un threshold para que las I/Os consideren algo como higho low. Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.



Consideracionesestado 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 mismaI/O digital.existe un threshold para que las I/Os consideren algo como higho low. Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.



Consideracionesestado 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); ytri-state es útil para conectar más de un periférico a una mismaI/O digital.

existe un threshold para que las I/Os consideren algo como higho low. Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.



Consideracionesestado 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); ytri-state es útil para conectar más de un periférico a una mismaI/O digital.existe un threshold para que las I/Os consideren algo como higho low. Ojo con la compatibilidad entre distintos dispositivos.



Pull-up and pull-down resistors


Entradas y Salidas (I/O) Digitales Características Eléctricas

Características Eléctricasdatasheets siempre muestran:

I absolute maximum ratings;I DC electrical characteristics; yI AC electrical characteristics;


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

Tipos de I/OsProgramadas: el procesador decide cuando hacer algo con las I/Os.

Manejadas por interrupciones: un dispositivo externo decidecuando el procesador debe hacer algo (i.e., I/O decide).

De acceso directo a memoria (DMA): la transferencia deinformación entre I/O y memoria ocurre sin laintervención del procesador.



Tipos de I/OsProgramadas: 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 deinformación entre I/O y memoria ocurre sin laintervención del procesador.



Tipos de I/OsProgramadas: 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 laintervención del procesador.


Actividad

ActividadIngresar 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, ythresholds); eidentificar valores máximos de corriente de entrada (sinking) ysalida (sourcing).


Referencias

BibliografíaValdes-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.


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