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Microcontroladores MOTOROLA. Introducción Diagrama de Bloques de un Sistema de Control Controlar Temperatura de un Tanque DISPOSITIVO DE MEDICIÓN CONVERSOR.

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Presentación del tema: "Microcontroladores MOTOROLA. Introducción Diagrama de Bloques de un Sistema de Control Controlar Temperatura de un Tanque DISPOSITIVO DE MEDICIÓN CONVERSOR."— Transcripción de la presentación:

1 Microcontroladores MOTOROLA

2 Introducción

3 Diagrama de Bloques de un Sistema de Control Controlar Temperatura de un Tanque DISPOSITIVO DE MEDICIÓN CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL CONTROLADOR CONVERSOR DIGITAL ANÁLOGO ACTUADOR

4 Objetivo General Obtener conocimientos básicos sobre el manejo y programación de la familia de microcontroladores Motorola 68HC08.

5 Reseña - Microcontroladores. Reseña - Microcontroladores. Desde el desarrollo del transistor, la tecnología ha ido integrando circuitos tanto analógicos como digitales en pequeños paquetes llamados CI´s y la tendencia es reducir aún mas el tamaño del transistor. Esto ha permitido colocar todo un sistema digital basado en una unidad de proceso (CPU), memoria y puertas de entrada / salida en un solo encapsulado. Un C es un CI que incluye los componentes necesarios para tener un sistema de control completo.

6 Organización de los Microcontroladores Digitales UNIDAD DE ENTRADA - SALIDA MEMORIA UNIDAD DE CONTROL ALU DATOS INSTRUCCIONES SEÑALES DE CONTROL

7 El Microcontrolador (Uso) Usamos uC principalmente donde la potencia de procesamiento no es importante. Los uC son pequeños y consumen muy poca energía, esto los hace ideales para sistemas portátiles y autónomos. Aplicaciones de: - Aparatos electrodomésticos. - Equipos informáticos, comunicaciones. - Fábricas, Automóviles - Instrumentación, etc.

8 Entonces un Microcontrolador es... Entonces un Microcontrolador es... un circuito integrado de alta escala de integraci ó n que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. Su reducido tama ñ o minimiza el n ú mero de componentes y por lo tanto, el costo final del producto en desarrollo.

9 FAMILIA 68HC08

10 La línea de microcontroladores HC08 de MOTOROLA aparece como una evolución de la línea HC05, una de las familias de micros de 8 bits más populares. Los HC08 mantienen compatibilidad de código con los HC05 al mismo tiempo que agregan nuevas instrucciones y tiene una CPU más potente.

11 Algunos Integrantes de la Familia 68HC08

12 Descripción y Periféricos más comunes. Todo microcontrolador consta básicamente de: * CPU * RAM / ROM * I/O (input/output). Además pueden contener periféricos programables, como: * Temporizadores / Contadores * Controlador de interrupciones. * Módulo de Protección del Sistema * Módulo de Exploración de teclado KBI * Comunicación (RS232, I 2 C, USB, ESI). Los modelos más potentes incluyen además: * Conversores: A/D, D/A. * Reloj de Tiempo Real. * Bus CAN. * Comunicación: Transmisor de RF en UHF

13 Formato de instrucciones. Formato de instrucciones. Los tamaños de las instrucciones para la familias HC05 y HC08 son de 8 y 16 bits, es decir, ocupan 1 y 2 posiciones de memoria respectivamente Procesador RISC (Procesador con conjunto reducido de instrucciones) Procesador RISC (Procesador con conjunto reducido de instrucciones) Todos los microcontroladores Motorola, con excepción de la familia 68HC12, tienen procesadores RISC (Procesador con un conjunto reducido de instrucciones), esta última tiene procesador CISC (Complex Instruction Set Computers). Todos los objetos del sistema (puertos de E/S, temporizadores, posiciones de memoria, etc.) están implementados físicamente como registros. Diversidad de modelos de microcontroladores Diversidad de modelos de microcontroladores Herramientas de soporte Herramientas de soporte Características Generales de los Microcontroladores MOTOROLA. WinIDE Development Environment, para el desarrollo en Assembler. Grabador Debbuger para todos los modelos. Code Warrior, para la programación en Lenguaje C. La arquitectura del procesador sigue el modelo Von Neumann La arquitectura del procesador sigue el modelo Von Neumann

14 Características Principales de la familia 68HC08 Modelo de programación 68HC05 mejorado. Control de bucles optimizado 16 modos de direccionamiento Registro de índice y puntero de pila de 16- bits Transferencia de datos de memoria a memoria Rápidas instrucciones de multiplicación de 8x8 Rápidas instrucciones de división de 16/8 Instrucciones BCD (Binario codificado en decimal) Optimización para aplicaciones de control Soporte eficiente del lenguaje C.

15 Partes del Microcontrolador Memoria ROM Programa a ejecutarse: Ingresa A, B Opera C=A+B Visualiza C Memoria RAM Datos a trabajar: A=34 B=15 C= CPU A, BC I O C0HE 789F Teclado CP PantallaLCD

16 Arquitectura del C Arquitectura Von – Neumann

17 a. Por la capacidad de acceso externo 1 a.- Microcontrolador Incrustado (embedded controller) No admite variaciones ni ampliaciones como también es el caso National, Microchip, etc. 2 a.- Modo P/ C Es posible ampliar la memoria y las E/S con circuitos integrados externos, tenemos entre ellos a Intel, etc. b. Por el conjunto de Instrucciones CISC (Conjunto de Instrucciones Complejas) RISC (Conjunto de Instrucciones Reducidas) CLASIFICACIÓN DE LOS MICROCONTROLADORES MOTOROLA

18 Otras Características: Actualmente los microcontroladores se fabrican con tecnología CMOS, por lo que consumen baja corriente y pueden ser alimentados por baterias. Tienen un modo de bajo consumo SLEEP. (Algunos contienen un modo WAIT) Pueden trabajar con un rango de voltaje de alimentación y tienen alta inmunidad al ruido. Posee un Módulo de Protección del Sistema (COP, LVI). Reloj de tiempo real que, a partir de un cristal de KHz, genera información de hora, día de la semana, mes y año.

19 Algunas Aplicaciones del Microcontrolador. Inicialización del sistema. Manejo de un teclado para el ingreso de información. Control de una pantalla LCD para la visualización de mensajes. Control de diversas variables. Digitalización de señales analógicas. Transmisión de señales/datos con establecimiento de un protocolo de comunicaciones.

20 C 68HC908X RS232 C0HE 789F CP Relé Buzzer Teclado PantallaLCD Xtal Reset Entradas análogas Algunas Aplicaciones.

21 Qué C usar?... La selección del tipo de C debe ser estudiada de forma que se elija el más adecuado para nuestra aplicación. Tener en cuenta la disponibilidad inmediata así como el soporte necesario, tales como equipos de programación, entorno de desarrollo (ensambladores o compiladores) y la información necesaria que permitiese un rápido conocimiento del funcionamiento de dicho C.

22 Las tres gamas de Microcontroladores Motorola Las tres gamas de Motorola más difundidas son: Las familias de microcontroladores de 8 bits como son: 68HC05, 68HC08 y 68HC11. Las familias de microcontroladores de 16 bits como son: 68HC12, 68HCS12 y 68HC16. Las familias de microcontroladores de 32 bits como son: MC683XX, MAC71XX Y MPC500.

23 Líneas de entrada y salida para los controladores de periféricos MC68HC908GP32 MC68HC908QY4

24 Características del CPU (Unidad Central de Proceso ) Stack Pointer de 16 bits con instrucciones de manipulación. Registro de Indice de 16 bits con instrucciones de manipulación de parte alta y parte baja. Frecuencia de bus interno de 8Mhz. Espacio de memoria de 64Kb. 16 modos de direccionamiento.

25 Movimiento de datos entre posiciones de memoria sin usar el acumulador. Multiplicación rápida de números de 8 bits y división rápida de números de 16 bits. Manejo de datos BCD. Modos de bajo consumo, stop y wait. Características del CPU

26 Arquitectura del CPU La CPU08 posee 5 registros que no están considerados dentro del mapa de memoria

27 Arquitectura del CPU08 El El Acumulador : Es un registro de propósito general de 8 bits y es utilizado por la CPU para almacenar operandos y resultados de las operaciones.

28 Registro de Índice: Registro de Índice: – Está conformado por la concatenación de los registros H y X, H corresponde a la parte alta y X a la parte baja. – Es usado por la CPU en el direccionamiento indexado para determinar la dirección del operando. Arquitectura del CPU08

29 El Puntero de Pila : El Puntero de Pila : Es un registro de 16 bits que contiene la dirección de la próxima posición del stack. Durante un reset el SP se ajusta al valor predeterminado $00FF. La dirección de la pila se decrementa cuando se guardan datos en la pila (push) y aumenta cuando se recuperan (pop). 0X56

30 Arquitectura del CPU08 La CPU usa el SP como registro índice a las variables almacenadas en el stack en los modos de direccionamiento de pila.

31 Arquitectura del CPU08 Contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Durante un reset el PC se carga con el contenido del vector de reset que está en $FFFE y $FFFF. El Contador de Programa (PC) : El Contador de Programa (PC) :

32 Registro de Códigos de Condición: Registro de Códigos de Condición: Arquitectura del CPU08 Contiene la máscara de interrupción y cinco banderas que indican el resultado de la instrucción ejecutada. Los bits 5 y 6 permanecen en un 1 lógico.

33 C: Acarreo, toma un 1 lógico cuando una operación aritmética desborda la capacidad de almacenamiento del acumulador. Z: Cero, Se pone a 1 si el resultado de la operación es 0 N: Resultado negativo, se pone a 1 si el resultado de la operación es negativa. I: Máscara de Interrupción, se pone a 1 para deshabilitar todas las interrupciones. H: Acarreo intermedio, es puesto a 1 por la máquina cuando ocurre un acarreo entre el bit 3 y el bit 4 del acumulador. V: Sobreflujo, es puesto a 1 por la CPU cuando ocurre un sobreflujo complemento a dos como resultado de una operación.... Registro de Códigos de Condición

34 Características Importantes del Mapa de Memoria Como hemos observado toda la memoria está mapeada en un único espacio. La memoria de programa y de datos puede almacenarse en cualquier espacio permitido. Otra característica importante es que la memoria RAM retiene sus datos en modo de bajo consumo.

35 Mapa de Memoria del uC 68HC908GP32

36 Modos de Direccionamiento Inherente. Inmediato. Directo. Extendido. Relativo(±128). Indexado. Sin desplazamiento. Con desplazamiento de 8 bits. Con desplazamiento de 16 bits.

37 Modos de Direccionamiento Stack Pointer con desplazamiento de 8 bits. Stack Pointer con desplazamiento de 16 bits. Memoria a memoria. Inmediato a directo. Directo a directo. Indexado a directo con post incremento. Directo a indexado con post incremento.

38 Modos de Direccionamiento Indexado con post incremento. Indexado con desplazamiento de 8 bits y post incremento.

39 Direccionamiento Inherente Direccionamiento Inherente El código operacional implica automáticamente a uno o más registros de la CPU. El código operacional es fijo y no tiene campos variables de tal forma que la instrucción siempre ejecuta la misma operación. Ejemplo: CLRAPone a $00 el acumulador. CLI Pone a cero el bit de máscara de interrupción. Ejemplos de Direccionamiento:

40 Direccionamiento Inmediato El operando está inmediatamente después del código de operación Este tipo de direccionamiento incluye el dato del operando y la instrucción. Se utiliza en instrucciones que involucran el acumulador y el Registro de Índice. Ejemplo: LDA #$40 Cargar $40 en el acumulador. LDX #$78 Cargar $78 en el Registro X.

41 Direccionamiento Directo El dato se encuentra en la posición de memoria indicada detrás del código de operación. Acceden directamente a los primeros 256 bytes de la memoria. Ejemplo: LDA$20Cargar en el acumulador el valor almacenado en la posición de memoria $20. STX$32 Poner en la posición de memoria $32 el contenido del registro X.

42 Direccionamiento Relativo Este modo de direccionamiento se utiliza sólo para las instrucciones de bifurcación. Sirve para indicar a la CPU que efectúe un salto de cierto número de bytes hacia delante o hacia atrás. Tiene signo y es de un byte por lo que las bifurcaciones sólo se pueden realizar de 128 bytes hacia atrás ó 127 bytes hacia delante. Ejemplo: BEQ SaltoSaltar hasta la etiqueta Salto si (z) = 1.

43 Direccionamiento Indexado Son claves para direccionar tablas y otras estructuras de datos de una manera eficaz. En el direccionamiento indexado sin offset, el valor en el Registro de Índice es la dirección o puntero del operando. Ejemplo: LDA,X Carga el acumulador con el contenido de la posición de memoria apuntada por el Registro de Índice (H:X).

44 Programación I Todos los microcontroladores de la Familia 68HC08 presentan el mismo juego de instrucciones, siendo los tamaños de estas de 8 y 16 bits, es decir, ocupan 1 y 2 posiciones de memoria respectivamente.

45 Registros Importantes

46 Registro de Estado y Control del Módulo Interfase del Timer (TIM) : TSC Register Descripción de bits: TOF: Bit que indica el desbordamiento del Timer. 1 = Cuando el contador del TIM a alcanzado el valor del módulo 0 = Cuando el contador del TIM no a alcanzado el valor del módulo TOIE: Escribiendo un 1 lógico en este bit activa la interrupción por desbordamiento del Timer TSTOP: Bit de stop del timer 1 = Contador del TIM detenido 0 = Contador del TIM Activo TRST: Bit de reset del TIM 1: Pre-escalador y contador de TIM borrados. 0: Sin efecto. PS[2:0]: Bit Prescalador del TIM

47 PORTA Algunos de los puertos de E/S son multiplexados para algunas otras funciones, como es el caso del Puerto A, que puede ser empleado como entradas digitales o analógicas.

48 Registro de Estado y Control Interrupción Externa (IRQ) : INTSCR Register INTSCR Register Descripción de bits: IRQF: Bit de solo lectura, esta en alto cuando una interrupción del pin IRQ está pendiente. 1 = Interrupción pendiente en IRQ 0 = Ninguna interrupción pendiente en IRQ ACK: Escribiendo un 1 lógico en este bit de solo escritura se borra el latch del módulo IRQ. IMASK: Máscara para las interrupciones IRQ. Este pin es de lectura/escritura. 1 = Solicitud de interrupción IRQ deshabilitada 0 = Solicitud de interrupción IRQ habilitada MODE (b0): Bit de lectura/escritura. Controla la sensibilidad del pin IRQ. 1 = Flancos de bajada y niveles bajos 0 = Solo flancos de bajada

49 Programación Flujo de operaciones al programar un microcontrolador Motorola

50 PÁGINAS DE CONSULTA:


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