Curso Microcontroladores

8/3/2019 Curso Microcontroladores

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Curso deCurso de

Microcontroladores.Microcontroladores.

M.C. Julio Cesar Gallo Snchez.

1ER CONGRESO DE

INGENIERA ELCTRICAY ELECTRNICA 2011.

Del 22 al 25 de Noviembre del 2011.


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Objetivo del Curso

Al final de este curso el participante tendr unaperspectiva del panorama actual de losmicrocontroladores.

Entender que es un microcontrolador, los tipos demicrocontroladores que existen.

El participante aprender adems a manejarMicrocontroladores de la familia HC08 de Freescaleprogramados en lenguaje C.


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Programacin del Curso

Qu es un microcontrolador?

Panorama actual de los microcontroladores.

Tipos y clasificacin de microcontroladores.

Como elegir el microcontrolador correcto?.


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Programacin del Curso.

Introduccin a la familia de microcontroladores deMotorola HC08.

La subfamilia de microcontroladores HC08Q.

Programacin en lenguaje C de la familia demicrocontroladores HC08Q.

Configuracin Inicial de los microcontroladores.


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Programacin del Curso.

Programacin de Puertos de entradas y salidasdigitales.

Programacin del Interrupciones externas.

Programacin del convertidor analgico a digitalcon y sin interrupcin.

Programacin del Timer como generador deseales, capturado de eventos y modulador deancho de pulso PWM.


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Qu es el Microcontrolador?

Si piensa sobre esto, el nico propsito del monitor,teclado, mouse e incluso la impresora, es conectar a laCPU con el mundo exterior.

Pero usted saba que hay computadoras alrededor denosotros, corriendo programas y haciendo clculossilenciosamente sin interactuar con ningn humano?Estas computadoras estn en su auto, en el

transbordador espacial, en un juguete, e incluso puedehaber uno en su secador de pelo.


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Un microcontrolador es un circuito integrado que nosofrece las posibilidades de una pequea computadora.En su interior encontramos un procesador central,memoria para programas y trabajo, adems de varios

perifricos de entradas y salidas para interactuar conel exterior.

El secreto de los microcontroladores lo encontramos ensu tamao, su precio y su diversidad.


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Llamamos a stos dispositivos microcontroladores.Micro porque son pequeos, y controladores, porquecontrolan mquinas o incluso otros controladores. LosMicrocontroladores, por definicin entonces, sondiseados para ser conectados ms a mquinas que a

personas. Son muy tiles porque usted puede construiruna mquina o artefacto, escribir programas paracontrolarlo, y luego dejarlo trabajar para ustedautomticamente.

Hay un nmero infinito de aplicaciones para losmicrocontroladores. Su imaginacin es el nicofactor limitante!


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Un microcontrolador es un circuito integradoque nos ofrece las posibilidades de unapequea computadora. En su interiorencontramos un procesador, memoria, y

varios perifricos. El secreto de losmicrocontroladores lo encontramos en sutamao, su precio y su diversidad. Su valormedio de 80 pesos, y su tamao se reduce a

unos pocos centmetros cuadrados.


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2. Panorama actual de los microcontroladores.

Microchip.

Atmel.

Freescale.

Renesas.

ST.

SiLabs.

Maxim.

Infineon.Fujitsu.National Semiconductor.Texas Instruments.

Nec.

NXP.

Toshiba.

Las fabricantes mundiales de microcontroladores masreconocidos son:

OKI.Zilog.

Sanyo.

Analog Devices.

Cyan.Rabbit.

Jennic.


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Microchip: Empresa Norteamericana, dedicada a la venta dememorias, productos analgicos, radio frecuencia ymicrocontroladores entre otros.

La familia de microcontroladores de 8 bits son llamados PIC( Peripheral Interface Controller), la de 16 bits son lasllamadas PIC24F, PIC24H, dsPIC30 y dsPIC33. Tambinincluyen microcontroladores de 32-bits, son los llamadosPIC32. La arquitectura de ambos procesadores (tanto 8, 16 y32 bits) es la llamada Harvard.


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Atmel: Empresa Norteamericana, sus productos se basan entodo lo relacionado a los semiconductores, memorias,dispositivos lgicos programables (CPLD, FPGA, ...),microcontroladores, etc.

Esta empresa posee en fabricacin, derivados del famoso 8051,micros con arquitectura basada en ARM y sus arquitecturaspropias: AVR y AVR32.

Arquitectura AVR: Esta arquitectura se basa en procesadoresbasados con ncleos RISC y arquitectura Harvard.


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Freescale: Empresa Norteamericana dedicada a lafabricacin de semiconductores. Es una divisinindependiente de Motorola.

Entre sus productos sobre semiconductores destacan:productos analgicos, microcontroladores, DSP, memorias,etc.

Distingue entre los microcontroladores de propsito general yde propsito especfico, dentro de los cuales podremosencontrar las familias: HCS08, RS08 y HC08.


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Texas Instruments: Empresa Norteamericana, es unaempresa lder en fabricacin de semiconductores, entre susproductos destacan los DSP y microcontroladores.

Esta empresa, es normalmente conocida por sus siglas TI,donde su jerarqua de microcontroladores son: 16-bits, 32- bits (basados en arquitectura ARM7) y los DSP (DigitalSignal Controller).

En la Arquitectura de 16-bits, estos microcontroladoresdestacan por ser de bajo consumo, con arquitectura RISC, yes el denominado MSP430.


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3. Tipos y clasificacin de microcontroladores.

Clasificacin de microcontroladores.

Por tamao del Bus de datos:4 Bits

8 Bits

16 Bits

32 Bits

Tpicamente el tamao del bus de datos es tambin eltamao de los operaciones que puede realizar.


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Por el conjunto de Instrucciones:RISC ( Reduced Instruction Set Computer).

Instrucciones mas sencillas.

Menos instrucciones.

Idealmente un ciclo por instruccin.

Programas largos.

CISC ( Complex Instruction Set Computer).

Instrucciones complejas.

Instrucciones del tamao de variable.

Mayor numero de ciclos por instruccin.

Programas cortos.


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Por el acceso a memoria:Harvard.

Von Neumann.


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Actualmente la tendencia de los microcontroladoresson:

Bajo consumo de potencia.Mayor integracin.

Grandes cantidades de Memoria Flash.

Mayor tamao del Bus de datos.

Mltiples ncleos.


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Microcontroladores de 4 y 8 bits.

Aplicaciones con baja demanda de procesamiento.

Velocidad mxima 40 Mhz.Ahorro de potencia: Wait Mode, Stop Mode.

Hasta 60 Kbyte de Memoria Flash.

Hasta 2 Kbyte de Memoria RAM.


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Microcontroladores de 16 bits.

Aplicaciones mas demandantes : Automotriz,industrial, medicas.

Mayor gama de protocolos de comunicacin: CAN,FlexRay, USB, etc.

Velocidad mxima 100 MHz.

Hasta 1 Mbyte de memoria Flash.Hasta 64 Kbyte de memoria RAM.


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Microcontroladores de 32 bits.

Aplicaciones Altamente demandantes: Automotriz,Reconocimiento de Voz, PDA, Multimedia, trabajosde Red.

Velocidades de 1 GHz

Memoria la que se desee tanto RAM como Flash.


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4. Como elegir el microcontrolador correcto?.

Cuando queremos construir circuitos electrnicos conmicrocontroladores, nos encontramos con la duda decual ser el mejor para nuestros propsitos.

Ante esta situacin es bueno tener en cuenta variosaspectos antes de elegir el microcontrolador que vamosa utilizar, para ahorrarnos problemas cuando estemosconcluyendo nuestro proyecto.


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La complejidad del proyecto electrnico. La precisin.

Temperatura de trabajo.

El encapsulado. La capacidad de memoria.

El tipo de Memoria.

El precio del microcontrolador.


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La complejidad del proyecto electrnico: Si nuestroproyecto va a ser complejo, sea manejara muchos datos deentrada y salida, es bueno pensar en un microcontroladorque nos brinde los puertos necesarios para nuestro proyecto,parece muy obvio pero muchos aficionados elijen un

microcontrolador con puertos insuficientes y se ven enproblemas antes de finalizar el circuito.

Una buena tcnica de diseo es utilizar los simuladores de

circuitos como el caso de Proteus y otros similares, estetipo de programas nos brinda la posibilidad de verfuncionando virtualmente a nuestro proyecto antes decomprar el microcontrolador.


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La precisin: Todos los microcontroladores poseen uncircuito de reloj u oscilador para sincronizar los ciclosde operacin interna, fjese si su proyecto no requiere detiempos muy precisos, ya que podra utilizar uno con

oscilador interno y as ahorrarse el costo del cristal decuarzo y un par de condensadores cermicos, adems elcircuito impreso quedara mas sencillo de disear yconstruir.


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La temperatura de trabajo: Tenga en cuenta endonde deber funcionar el microcontrolador, ya que latemperatura de trabajo les afecta en su normaloperacin o incluso puede terminar averiado el

microcontrolador permanentemente. Observe lamatricula del microcontrolador y obtenga su hoja dedatos (Datasheet), en ella se especifica el rango detemperaturas en las cuales el microcontrolador puede

trabajar eficientemente y de manera segura, la mayorade ellos opera en rangos de temperatura entre los -40grados a 150 grados Celsius.


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El encapsulado: Si su circuito debe ser instalado enun lugar de poco espacio, quizs deba utilizar unmicrocontrolador de montaje en superficie o (SMD)de varios tipos, comnmente en encapsulado SOIC y

SSOP.

SOIC SSOP


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La Capacidad: Esta caracterstica es muy importantetenerla en cuenta, ya que usualmente cuando sedesarrolla un proyecto, un tiempo despus podemospensar en hacerle algunas mejoras al programa del

microcontrolador (actualizarlo) y si hemos elegido unocon la memoria de programa muy corta, entoncestendremos que migrar a un microcontrolador mas"grande", lo cual nos ocasionara gastos mayores.


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El tipo de Memoria: Otra importante caracterstica esel tipo de memoria del microcontrolador, existen versiones CMOS EPROM ROM de alta velocidadprogramables una sola vez (OTP) y tambin conmemoria FLASH regrabables un numero importante deveces.

Si elegimos un microcontrolador con memoria del tipoOTPdebemos recordar que una vez grabado ya no lopodemos actualizar o utilizar en otro proyecto, si eldiseo no es definitivo es recomendable utilizar unmicrocontrolador del tipo FLASH.


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El precio del microcontrolador: Se piensa que entrems avanzado un microcontrolador este ser mscostoso, pero no siempre es verdad.

Desde luego que encontraremos microcontroladores mscostosos debido a sus caractersticas tcnicas como la velocidad de operacin, numero de puertos, capacidadde memoria y uso de puertos como el USB y hasta el

manejo de radiofrecuencia.

d i l f ili d


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5. Introduccin a la familia demicrocontroladores de Motorola HC08.

El 68HC08 es una familia de microcontroladores deFreescale de 8 bits y arquitectura de von Neumann, con unsolo bloque de memoria. Es conocida tambin simplementepor HC08.

Los HC08 son microcontroladores de propsito general, cadamiembro de esta familia cuenta con diferentes perifricosinternos, pero con una CPU comn que permite migraraplicaciones entre ellos, facilitando con ello el diseo.

Entre los perifricos internos que cuentan estosmicrocontroladores esta conversores analgicos a digital,mdulo de control de tiempos y sistemas de comunicacincomo SPI, IC, USB, SCI, UART entre otros.


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5. Introduccin a la familia de microcontroladores deMotorola HC08.

Freescale creo una mejora a esta familia demicrocontroladores, la HCS08 que ofrece mejoras enalgunas instrucciones y agrega nuevas, adems en estamejora los microcontroladores pueden ser depurados porpuerto dedicado llamado BDM (backgound debug module)

, que mejora su versatilidad y amplia su gama deaplicaciones.

Y cuenta con la familia RS08 que son microcontroladores

para bajo consumo de energa, principalmente paraproyectos que funcionen con bateras desde 1.5 v dealimentacin.

bf l d l d


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6. La subfamilia de MicrocontroladoresHC08Q.

Los microcontroladores que integran esta familia son:

HC08QL2HC08QL3

HC08QL4HC08QB4HC08QB8HC08QC4

HC08QC8HC08QC16

HC08QT1

HC08QT2HC08QT4HC08QY1HC08QY2

HC08QY4

7 Programacin en lenguaje C de la familia de


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7. Programacin en lenguaje C de la familia demicrocontroladores HC08Q.

8 Configuracin Inicial de los


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8. Configuracin Inicial de losmicrocontroladores.


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