Fundamentos de Microcontroladores y Arquitecturas de Sistemas

Microcontroladores: Componentes y Arquitectura

Partes fundamentales

• Procesador o CPU: Se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir el código OP de la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación de la instrucción.
• Memoria de datos o RAM: Es de poca capacidad, pues solo debe contener las variables y los cambios de información ocurridos en el programa.
• Memoria de programas: Se destina a contener el programa de instrucciones.
• Líneas de entrada o salida: Destinadas a proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y control.
• Generador de reloj: Genera una onda cuadrada de alta frecuencia que configura los impulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema.

Recursos especiales

• Temporizador: Se emplean para controlar periodos de tiempo y para llevar la cuenta de acontecimientos.
• WatchDog: Es un temporizador que, cuando se desborda y pasa por "0", provoca automáticamente un reset en el sistema. El perro guardián debe refrescarse en todo momento; si no se refresca, "ladrará" provocando el reset.
• Comparador analógico: Comparador entre una señal fija de referencia y otra variable; la salida proporciona nivel lógico "0" o "1" cuando una señal es mayor que otra.
• Modulador PWM: Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable que se ofrecen al exterior.
• Puertos de comunicación: Puertos que sirven para comunicarse con dispositivos externos.

Familia PIC

• Características de la arquitectura: Sigue el modelo Harvard; la CPU se conecta de forma independiente y con buses distintos con la memoria de instrucciones y con la de datos.
• Juego de instrucciones: Poseen un procesador RISC, los cuales varían el repertorio de instrucciones según la gama.
• Assembler: Es un lenguaje de programación de bajo nivel que representa instrucciones básicas para los computadores u otros circuitos integrados programables.

Comparativa de arquitecturas

• Arquitectura de Von Neumann: La CPU está conectada al bloque de memorias que contiene las instrucciones del programa y los datos por un solo bus.
• Arquitectura de Harvard: La CPU está conectada a dos memorias por intermedio de dos buses separados. Una de ellas solo contiene instrucciones del programa (ROM) y la otra solo almacena datos (RAM).

PLC (Controlador Lógico Programable)

Elementos esenciales

Entradas → CPU → Salidas

Ciclo del PLC

1. Imagen de las entradas
2. Ejecución de programa de usuario
3. Imagen de las salidas
4. Perro guardián (retorno al inicio)