Este documento describe los componentes principales de un microcontrolador. Un microcontrolador es un circuito integrado que incluye una CPU, memoria y unidades de entrada/salida, lo que lo convierte en una computadora completa en un solo chip. Los microcontroladores tienen memoria y dispositivos de E/S como convertidores analógicos-digitales. Tienen arquitecturas de von Neumann o Harvard y su rendimiento depende de factores como el tamaño de los registros y la unidad de control. También describen las memorias como ROM, EPROM, FLASH y

1. MARITA YUCELI BARTUREN DÍAZ
WILLIAM AGUINAGA QUISPE
MARIA MAGDALENA FRIAS FRIAS

3. Un microcontrolador es un circuito
integrado o chip que incluye en su interior
las tres unidades funcionales de una
computadora: CPU, Memoria y Unidades de
E/S, es decir, se trata de una computadora
completa en un solo circuito integrado
programable y se destina a gobernar una
sola tarea con el programa que reside en su
memoria.

4. Los microcontroladores
disponen generalmente
también de una gran
variedad de dispositivos
de entrada /salida, como
convertidores
de analógico a digital,
temporizadores, UARTs y
buses de interfaz serie
especializados
Los microcontroladores negocian la
velocidad y la flexibilidad para
facilitar su uso. Debido a que se
utiliza bastante sitio en el chip para
incluir funcionalidad, como los de
dispositivos de entrada /salida o
la memoria que incluye el
microcontrolador

6. la unidad central de proceso, o
CPU, esta conectada a una
memoria única que contiene las
instrucciones del programa y los
datos.
Las dos principales limitaciones de
esta arquitectura tradicional son:
a) Que la longitud de las
instrucciones está limitada por la
unidad de longitud de los datos,
b) La velocidad de operación (o ancho de
banda de operación) esta limitada por el
efecto de cuello de botella que significa
un bus único para datos e instrucciones
que impide
La arquitectura von Neumann permite el
diseño de programas con código
automodificable, práctica bastante usada
en las antiguas computadoras que solo
tenían

7. La arquitectura conocida como
Harvard, consiste simplemente
en un esquema en el que el
CPU está conectado a dos
memorias por intermedio de
dos buses separados.
La otra memoria solo almacena
los datos y es llamada Memoria
de Datos. Ambos buses son
totalmente independientes y
pueden ser de distintos
anchos.

8. a) El tamaño de las instrucciones no
está relacionado con el de los
datos, y por lo tanto puede ser
optimizado para que cualquier
instrucción ocupe una sola posición
de memoria de programa, logrando
así mayor velocidad y menor
longitud de programa.
b) El tiempo de acceso a las
instrucciones puede superponerse con
el de los datos, logrando una mayor
velocidad de operación.
Desventaja de los procesadores con
arquitectura Harvard, es que deben
poseer instrucciones especiales para
acceder a tablas de valores constantes
que pueda ser necesario incluir en los
programas, ya que estas tablas se
encontraran físicamente en la memoria
de programa (por ejemplo en la
EPROM de un microprocesador.

9. REGISTROS
CONJUNTO DE
INSTRUCCIONES
BUSES
UNIDAD
ARITMÉTICO-
LÓGICA (ALU)
UNIDAD DE
CONTROL

10. Mientras mayor sea el
número de bits de los
registros de datos del
procesador, mayores serán
sus prestaciones, en cuanto
a poder de cómputo y
velocidad de ejecución
La unidad de control es uno de
los elementos fundamentales
que determinan las
prestaciones del procesador, ya
que su tipo y estructura
determina parámetros tales
como el tipo de conjunto de
instrucciones, velocidad de
ejecución, tiempo del ciclo de
máquina, tipo de buses que
puede tener el sistema
La unidad de control es uno de
los elementos fundamentales
que determinan las
prestaciones del procesador, ya
que su tipo y estructura
determina parámetros tales
como el tipo de conjunto de
instrucciones, velocidad de
ejecución, tiempo del ciclo de
máquina, tipo de buses que
puede tener el sistema

11. Eventualmente los buses o una parte de ellos
estarán reflejados en los pines del encapsulado
del procesador
Existen tres tipos de buses:
Dirección: Se utiliza para seleccionar al
dispositivo con el cual se quiere trabajar o en el
caso de las memorias, seleccionar el dato que se
desea leer o escribir.
Datos: Se utiliza para mover los datos entre los
dispositivos de hardware (entrada y salida).
Control: Se utiliza para gestionar los distintos
procesos de escritura lectura y controlar la
operación de los dispositivos del sistema.
Define las operaciones básicas que puede
realizar el procesador, que conjugadas y
organizadas forman lo que conocemos como
software. El conjunto de instrucciones vienen
siendo como las letras del alfabeto, el
elemento básico del lenguaje

12. MEMORIA-INTERRUPCIONES:

13. MEMORIAS
En los microcontroladores la memoria no
es abundante, aquí no encontrará
Gigabytes de memoria como en las
computadoras personales. Típicamente la
memoria de programas no excederá de 16
K-localizaciones de memoria no volátil
(flash o eprom) para contener los
programas.

14. ROM En este caso no se “graba”
el programa en memoria sino que el
microcontrolador se fabrica con el
programa, es un proceso similar al de
producción de los CD comerciales
mediante masterización.
PROM
Este tipo de memoria también es
conocida como PROM o simplemente
ROM.
Los microcontroladores con memoria
OTP se pueden programar una sola vez,
con algún tipo de programador.
EPROM
Los microcontroladores con este
tipo de memoria son muy fáciles de
identificar porque su encapsulado
es de cerámica y llevan encima una
ventanita de vidrio desde la cual
puede verse la oblea de silicio del
microcontrolador.
Se fabrican así porque la memoria
EPROM es reprogramable
FLASH
Las memorias flash se le
adicionan su gran densidad
respecto a sus
predecesoras lo que
permite incrementar la
cantidad de memoria de
programas a un costo muy
bajo.
EEPROM
La diferencia fundamental es que
pueden ser borradas
eléctricamente, por lo que la
ventanilla de Al disminuir los costos
de los encapsulados, los
microcontroladores con este tipo de
memoria se hicieron más baratos y
cómodos para trabajar que sus
equivalentes con memoria EPROM.

15. Las interrupciones son esencialmente llamadas
a subrutina generadas por los dispositivos físicos, al contrario
de las subrutinas normales de un programa en ejecución.
Como el salto de subrutina no es parte del hilo o secuencia de
ejecución programada, el controlador guarda el estado del
procesador en la pila de memoria y entra a ejecutar un código
especial llamado "manejador de interrupciones" que atiende al
periférico específico que generó la interrupción
Las interrupciones son generadas por los dispositivos
periféricos habilitando una señal del CPU
En términos generales, un proceso de interrupción y
su atención por parte del procesador, tiene la
siguiente secuencia de acciones:

16. 1. En el mundo real se produce el evento
para el cual queremos que el procesador
ejecute un programa especial, este proceso
tiene la característica de que no puede
esperar mucho tiempo
2. El circuito encargado de detectar la
ocurrencia del evento se activa, y como
consecuencia, activa la entrada de
interrupción del procesador.
3. El circuito encargado de detectar la
ocurrencia del evento se activa, y como
consecuencia, activa la entrada de
interrupción del procesador.
4. La unidad de ejecución termina con la
instrucción en curso y justo antes de
comenzar a ejecutar la siguiente
comprueba que se ha registrado una
interrupción

17. 5. Se desencadena un proceso que
permite guardar el estado actual del
programa en ejecución y saltar a una
dirección especial de memoria de
programas
6. Se ejecuta el código de atención a
interrupción, esta es la parte “consciente” de
todo el proceso porque es donde se realizan las
acciones propias de la atención a la
interrupción y el programador juega su papel.
7. Las interrupciones son tan eficaces que
permiten que el procesador actúe como si
estuviese haciendo varias cosas a la vez cuando
en realidad se dedica a la misma rutina de
siempre