Sistemas microprogramables: 1. Aplicaciones: •
•
•
•
•
• •
•
Aplicaciones informáticas: Los ordenadores ordenadore s personales son sistemas microprogramables microprogramables en los que el usuario introduce el programa de aplicación que desea utilizar en cada momento. También se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc. Cálculo matemático: Las matemático: Las modernas calculadoras y los grandes ordenadores de cálculo. Procesos industriales: Los sistemas microprogramables, microprogramables, en númerosas ocasiones, se utilizan para controlar procesos industriales, como es el caso de los autómatas programables (PLC) utilizados para controlar robots, cadenas de montaje, etc. Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc. Sistemas de comunicación: comunicación: en grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc. Automoción: climatización, Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc. Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensore alarma: ascensores, s, calefacción, aire acondicionado, acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc. Otros: Instrumentación, Instrumentación, electromedicina, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, navegación, etc.
2. Clasificación: I.
Microprocesadores •
Fabricantes: ➢ Freescale ➢ Fujitsu ➢ Intel ➢ AMD ➢ Intersil ➢ Toshiba ➢ Zarlink ➢ Arm ➢ Motorola ➢ Apple ➢ Sun ➢ Compaq ➢ IBM ➢ Cyrix ➢ Spreadtrum ➢ MediaTek ➢ Qualcomm ➢ TSMC
II.
Microcontroladores •
PLC’s. Fabricantes (algunos):
•
http://www.plc.com.bo/servicios/mejores-marcas-en-la-industria/ De propósito general. Fabricantes(algunos):
FABRICANTE
FAMILIA
ARQUITECTU RA
IDE
ADUC8xx
CISC 8 bits 8051
-
ADUC7xx
RISC 32 bits ARM7
-
AT89xxx
CISC 8 bits 8051
prog. independient es
TS87xxx
CISC 8 bits
prog. independient es
AVR
RISC 8 bits
AVR studio
AT91xxx
RISC 16 bits ARM7/9
-
EP73xxx
RISC 32 bits ARM7
-
EP93xxx
RISC 32 bits ARM9
-
C8051F
CISC 8 bits 8051
-
HC05
CISC 8 bits 6800
-
HC08
CISC 8 bits 6809
Code Warrior
HC11
CISC 8 bits 6809
-
HC12
CISC 16 bits
-
HCS12
CISC 16 bits
Code Warrior
Analog Device www.analog.com
Atmel www.atmel.com
Cirrus Logic www.cirrus.com
Cygnal www.silabs.com
Freescale (Motorola) www.freescale.com
Fujitsu www.fujitsu.com
HC16
CISC 16 bits
-
56800
CISC 16 bits
-
68K
CISC 32 bits 68000
-
ColdFire
CISC 32 bits
-
MAC7100
RISC 32 bits ARM7
-
F2MC-8
CISC 8 bits
-
F2MC-16
CISC 16 bits
-
FR
RISC 32 bits
-
C5xxx
CISC 8 bits 8051
-
C8xxx
CISC 8 bits 8051
-
C16xxx
CISC 16 bits
-
XC16xxx
CISC 16 bits
-
TCxxx
CISC 32 bits
-
MCS251
CISC 8 bits 8051
-
MCS96/296
CISC 16 bits
-
DS80Cxxx
CISC 8 bits 8051
-
DS83Cxxx
CISC 8 bits 8051
-
DS89Cxxx
CISC 8 bits 8051
-
MAXQ
RISC 16 bits
-
Infineon www.infineon.com
Intel www.intel.com
Maxim (Dallas) www.maxim-ic.com
Microchip www.microchip.com
PIC 10,12,14,16,17, RISC 8 bits 18
MPLAB
NS (NATIONAL SEMICONDUCTOR) www.national.com
Philips www.semiconductors.philips.com
dsPIC
RISC 16 bits
MPLAB
COP8xxx
CISC 8 bits
Webench
CR16Cxxx
CISC 16 bits
-
CP3000
RISC 16 bits
-
P8xxx
CISC 8 bits 8051
-
Xaxxx
CISC 16 bits
-
LPC2xxx
RISC 32 bits ARM7
-
CISC 8 bits
-
CISC 8 bits
-
740
CISC 8 bits
-
H8
CISC 16 bits
HEW
H8S
CISC 16 bits
HEW
M16C
CISC 16 bits
-
7700
CISC 16 bits
-
H8SX
CISC 32 bits
-
Super H
CISC 32 bits
HEW
ST5
CISC 8 bits
Visual FIVE
ST6
CISC 8 bits
-
ST7
CISC 8 bits
STVD 7
ST9
CISC 8 bits
STVD 9
ST9
CISC 16 bits
STVD 9
ST10
CISC 16 bits
-
ARM7
RISC 32 bits ARM7
-
Rabbit2000 Rabbit Semiconductor www.rabbitsemiconductor .com Rabbit3000
Renesas www.renesas.com
ST (SGS-THOMSON) www.stm.com
Texas Instruments www.ti.com
Toshiba chips.toshiba.com
Ubicom (Scenix) www.ubicom.com
Zilog www.zilog.com
MSC12xxx
CISC 8 bits 8051
-
MSP430
CISC 16 bits
Eclipse
TMS470
RISC 32 bits ARM7
-
870
CISC 8 bits
-
900/900H
CISC 16 bits
-
900/900H
CISC 32 bits
-
SXxx
RISC 8 bits
-
Z8xxx
CISC 8 bits Z80
-
Z8Encore!
CISC 8 bits Z80
-
eZ80Aclaim
CISC 8 bits Z80
-
Nota: Los plc se programan de formas mas diversas que el resto, incluso llegando a estar en una categoría aparte. Por otro lado, la mayoría de los microcontroladores se programan en alguna distribución de ensamblador o un lenguaje de medio nivel como C sobre una placa emuladora de circuito. Además, los pld se programan en lenguajes HDL como verilog o VHDL. Arduino y la rasberry pueden considerarse dentro de los mas famosos de esta familia todos estos dispositivos con co n sus respectivos IDE’s. III.
Dispositivos PLDs: (los primeros 4 o 5 están casi en des uso) • • • • • • •
PAL (Programmable Array Logic) PLA (Programmable Logic Array) EPLD (Erasable PLD) GAL (Generic Array Logic) CPLD (Complex PLD) HCPLD (High Complexity PLD) FPGA (Field Programmable Gate Array)
Fabricantes de FPGA’s: ➢
Xilinx es uno de los grandes líderes en la fabricación de FPGA.
Ej: Virtex, Kintex, Artix, Zynq, Spartan, EasyPath
es el otro gran gigante. Anunció un acuerdo con Intel en 2015 para desarrollar una plataforma de supercomputación con CPUs con FPGA integradas. ➢ Lattice Semiconductor sacó al mercado FPGA con tecnología de 90nm. Es el líder en tecnología no volátil como FPGA basadas en tecnología Flash y con productos de 90nm y 130nm. En 2014, Lattice semiconductor comenzó a ofrecer dispositivos programables basados en RAM combinados con memoria no volátil no reprogramable. ➢ Ac t el (actualmente Microsemi) (actualmente Microsemi) tiene FPGA basadas en tecnología Flash reprogramable. ➢ QuickLogic dispone de productos basados en antifusibles, programables una sola vez. ➢ Atmel es uno de los fabricantes que produce dispositivos reconfigurables. Se enfocó en microcontroladores AVR con FPGA juntos en un mismo encapsulado. ➢ Ac hr o ni x Semiconductor desarrollan FPGA muy rápidas. ➢ MathStar Inc. ofrece FPGA que ellos denominan FPOA (Field Programmable Object Arrays por sus siglas en inglés). ➢ Tabula anunció en marzo de 2010 una nueva tecnología FPGA que utiliza la lógica de tiempo multiplexado y la interconexión de mayor potencial de ahorro para aplicaciones de alta densidad. ➢ Al t era er a
Recursos adicionales comunes en la práctica:
IV.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Temporizadores o "Timers". Perro guardián o "Watchdog". Protección ante fallo de alimentación o "Brownout". Estado de reposo o de bajo consumo. Conversor A/D. Conversor D/A. Comparador analógico. Modulador de anchura de impulsos o PWM. Puertos de comunicación (UART, USART, I2C, TCP/IP) Conversores de nivel.
3. Estructura y Definición: Microprocesadores y microcontroladores: Estos sistemas son capaces de leer, interpretar y luego ejecutar de forma secuencial las instrucciones instruccion es contenidas en un programa. Las dos arquitecturas empleadas para su descripción son la VonNeuman y la Harvard. •
Reloj: Es un generador de ondas cuadradas periódicas, utilizado utili zado para que todo el sistema esté sincronizado
•
CPU (Unidad Central de procesamiento): Es donde se realiza la interpretación y ejecución de las instrucciones, se generan todas las órdenes de control para gobernar todo el sistema y se realizan las operaciones aritméticas y lógicas. Todo ello se realiza con los datos procedentes de la Memoria Central o los contenidos en registros ordenadas desde la Unidad de Control. También, es la encargada de realizar todas las transferencias transferenc ias de datos hacia la memoria memoria o desde esta. Todas sus funciones se realizan en sincronía con la señal del reloj, por ello, la frecuencia del reloj define la velocidad del sistema. Este se compone a su vez de: ➢ ➢ ➢
•
Memoria central o Interna: En este tipo de dispositivos se encuentran los datos y programas que debe utilizar el sistema microprogramable.Los tipos más comunes de memoria empleadas son las siguientes: siguientes: a) b) c) d) e) f)
•
•
Unidad Aritmética-Lógica Acumuladores y Registros Unidad de Contro
ROM OTP EPROM EEPRON Flash RAM
Unidad de entrada/salida: Este circuito permite la comunicación del sistema microprogramable con el exterior. Su función fundamental es la de adaptar las diferentes velocidades y códigos utilizados por los elementos externos del sistema y el interior.
Periféricos (exterior): Estrictamente hablando habland o podríamos decir que que no forman parte del sistema microprogramable. Es un conjunto de dispositivos que realizan un trabajo en el exterior del sistema. Estos periféricos pueden ser de entrada o de salida, aunque existen algunos que realizan ambas.
Todos los sistemas microprogramables por complejos que sean (salvo los PLDs) poseen la estructura que se muestra en la siguiente figura.
Entrando más en detalle:
Diferencias entre microprocesadores y microcontroladores: •
Microprocesadores: El sistema microprogramable está dividido en diversos circuitos integrados, denominándose al más importante microprocesador. El microprocesador incluye únicamente en su interior la Unidad Central de Proceso, de ahí, que se le conozca también como CPU. CPU.
•
Microcontroladores: Todo el sistema microprogramable está integrado en un único circuito integrado, de manera que un microcontrolador es un circuito integrado que integra en la misma pastilla la CPU, la Memoria Central, los puertos de E/S digitales y otros elementos. Como desventaja su capacidad de trabajo es menor que la de los microprocesadores.
Dispositivos PLD’s:
Los PLDs (Programmable Logic Device) son circuitos integrados que en su interior integran una matriz de puertas lógicas cuya funcionalidad puede ser programada por el usuario. Internamente no tienen la estructura de microprocesadores y microcontroladores pues no están basados en una CPU que lea un programa de una memoria. Esto significa que no pueden sustituir a los sistemas basados en CPU en muchas aplicaciones y además no son tan versátiles. No obstante, existen aplicaciones donde son más adecuados que estos, como por ejemplo para resolver problemas simples puramente combinacionales.
Referencias: http://perso.wanadoo.es/ http://pers o.wanadoo.es/pictob/indi pictob/indicemicroprg.htm cemicroprg.htm https://es.wikipedia.org/w https://es .wikipedia.org/wiki/Field-program iki/Field-programmable_gate_array mable_gate_array https://www.youtube.com/ https://www .youtube.com/watch?v=Ed8dXM watch?v=Ed8dXMGsHBw GsHBw https://www.youtube.com/ https://ww w.youtube.com/watch?v=RYAk watch?v=RYAk5bZtj4U 5bZtj4U https://www.youtube.com/ https://ww w.youtube.com/watch?v=3bwDi watch?v=3bwDiIV09yE IV09yE
