microporcesadores

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Microprocesadores y MicrocontroladoresMicroprocesadores y Microcontroladores

MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

OBJETIVOOBJETIVO

El alumno adquirirá los conocimientosbásicos acerca de los Microcontroladoresy Microprocesadoresy p

M.C. JOSE DE JESUS MORENO VAZQUEZM.C. JOSE DE JESUS MORENO VAZQUEZ


UNIDAD 1: MICROPROCESADORES1.1 Introducción a los microprocesadores

1.1.1 Definición del microprocesador

1.1.2 Diferencia entre el microprocesador y microcontrolador

1.1.3 Tipos de microprocesador según su velocidad y ancho de palabra

1 2 Arquitectura del microprocesador1.2 Arquitectura del microprocesador

1.2.1 A través de diagrama a bloques

1.2.2 Arquitectura externa del microprocesador (terminales)

1.3 Conexión del microprocesador con dispositivos de:

1.3.1 Memoria

1.3.2 Periféricos

1.3.2.1 De interfase programable (8255)

1.3.2.2 Interrupciones programables(8259)

1.3.2.3 De comunicación serial

1 4 Leng aje ensamblador del microprocesador1.4 Lenguaje ensamblador del microprocesador

1.4.1 Registros

1.4.2 Declaración de segmentos

1.4.3 Modos de direccionamiento

1.4.4 Control de dispositivos de entrada/salida

1.4.5 Conjunto de instrucciones

1.4.6 Esqueleto de un programa

1.4.7 Uso de procedimientos


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Bibliografía

Barry B. Brey, Los microprocesadores de intel, Ed. Prentice Hall, 4ªedición.

Peripheral componenets, Intel 2003 Microprocessors, Intel, 2003 Lewis C. Eggebrecht, Interfacing to the personal computer, 3er edition Microntroller Intel 2002 E. Martin Cuenca, Microcontroladores PIC, la solución de un chip, Ed.

PARANINFO José Ma. Angulo, Microcontroladores PIC, Diseño de aplicaciones ED.

M G Hill


Mc. Graw Hill www.intel.com www.microchip.com


Introducción

Que es un microprocesador? ES un circuito integrado secuencial síncrono

Que necesita para funcionar? Voltaje de cd estable (5V, 3.3V, 2.5V. 1.5V …) Una señal de reloj (frecuencia del oscilador) Otros circuitos digitales

Que hace ? Interpreta (decodifica) combinaciones de bots (órdenes) y genera

señales digitales internas y/o externas para el resto de circuitos


Para que? Para “ejecutar ” de manera continua una secuencia de órdenes (o

programa)

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Conceptos:Conceptos:Conceptos:Conceptos:

EmpaquetadoEmpaquetadoDispositivosDispositivos

SistemaSistema

OrtogonalOrtogonal

ArquitecturaArquitecturaIf then else 01010101

Código FuenteCódigo Fuente

Código ObjetoCódigo Objeto

CompiladorCompilador


EmuladorEmulador

SimuladorSimulador


El microprocesador 4004El microprocesador 4004El microprocesador 4004El microprocesador 4004

ElEl 40014001 eraera unauna ROMROM dede dosdos kilobitskilobits concon salidasalida dede cuatrocuatro bitsbits dede datosdatos..

ElEl 40024002 eraera unauna RAMRAM dede 320320 bitsbits concon elel portport dede entrada/salidaentrada/salida (bus(bus dede datos)datos) dedecuatrocuatro bitsbits..

La "familia 4000” estaba compuesto por 4 dispositivos de 16 pines:La "familia 4000” estaba compuesto por 4 dispositivos de 16 pines:

ElEl 40034003 eraera unun registroregistro dede desplazamientodesplazamiento dede 1010 bitsbits concon entradaentrada serieserie yy salidasalidaparaleloparalelo;; yy elel 40044004 eraera lala CPUCPU dede 44 bitsbits..

ElEl 40014001 fuefue elel primerprimer chipchip diseñadodiseñado yy terminadoterminado.. LaLa primeraprimera fabricaciónfabricación ocurrióocurrió enen

octubreoctubre dede 19701970 yy elel circuitocircuito trabajótrabajó perfectamenteperfectamente..

EnEn noviembrenoviembre salieronsalieron elel 40024002 concon unun pequeñopequeño errorerror yy elel 40034003 queque funcionófuncionó

correctamentecorrectamente..


FinalmenteFinalmente elel 40044004 llegollego unosunos pocospocos díasdías antesantes deldel finalfinal dede 19701970.. FueFue unauna lástimalástima

porqueporque enen lala fabricaciónfabricación sese habíanhabían olvidadoolvidado dede ponerponer unauna dede laslas máscarasmáscaras.. TresTres

semanassemanas despuésdespués vinieronvinieron loslos nuevosnuevos 40044004;; SóloSólo encontróencontró unosunos pequeñospequeños erroreserrores..

EnEn febrerofebrero dede 19711971 elel 40044004 funcionabafuncionaba correctamentecorrectamente.. EnEn elel mismomismo mesmes recibiórecibió dede

BusicomBusicom laslas instruccionesinstrucciones queque debíandebían irir enen lala ROMROM

4


CadaCada calculadoracalculadora necesitabanecesitaba unun 40044004,, dosdos 40024002,, cuatrocuatro 40014001 yy trestres 40034003..

Intel le devolvió los 60000 dólares que había costado el proyecto, sólo podría vender Intel le devolvió los 60000 dólares que había costado el proyecto, sólo podría vender los integrados para aplicaciones que no fueran calculadoras y Busicom los obtendría los integrados para aplicaciones que no fueran calculadoras y Busicom los obtendría más baratos más baratos

ElEl 1515 dede noviembrenoviembre dede 19711971,, lala familiafamilia 40004000,, luegoluego conocidaconocida comocomo MCSMCS--44 ((MicroMicro

El microprocesador 4004El microprocesador 4004El microprocesador 4004El microprocesador 4004

ComputerComputer SystemSystem 44--bitbit)) fuefue finalmentefinalmente introducidaintroducida enen elel mercadomercado..

Descripción del 4004Descripción del 4004Descripción del 4004Descripción del 4004

EsEs unun microprocesadormicroprocesador dede 44 bitsbits dede busbus dede datos,datos, direccionadirecciona 3276832768 bitsbits dede ROMROM yy51205120 bitsbits dede RAMRAM.. AdemásAdemás sese puedenpueden direccionardireccionar 1616 puertospuertos dede entradaentrada (de(de 44 bits)bits) yy1616 puertospuertos dede salidasalida (de(de 44 bits)bits).. ContieneContiene alrededoralrededor dede 23002300 transistorestransistores.. ElEl ciclociclo dedeinstruccióninstrucción eses dede 1010,,88 microsegundosmicrosegundos


EsteEste microprocesadormicroprocesador estabaestaba encapsuladoencapsulado enen elel formatoformato DIPDIP ((DualDual InlineInline PackagePackage))dede 1616 pataspatas (ocho(ocho dede cadacada lado)lado)..


DESCRIPCION DE TERMINALES DEL 4004DESCRIPCION DE TERMINALES DEL 4004DESCRIPCION DE TERMINALES DEL 4004DESCRIPCION DE TERMINALES DEL 4004


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CRONOLOGIACRONOLOGIACRONOLOGIACRONOLOGIA

80088008 80808080

80858085 80868086

80888088





6


1999.1999.-- Intel Pentium III, AMD K6Intel Pentium III, AMD K6--2. 2. 2000.2000.-- Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD AthlonAthlon XP, AMD XP, AMD DuronDuron. . 20042004..-- Intel Pentium M. Intel Pentium M. 2005.2005.-- Intel Pentium D (Intel Pentium D (167 millones de transistores167 millones de transistores), Intel Extreme Edition con hyper ), Intel Extreme Edition con hyper threading, Intel Core Duo, AMD threading, Intel Core Duo, AMD AthlonAthlon 64, AMD 64, AMD AthlonAthlon FX. FX. 2006.2006.-- Intel Core 2 Duo (Intel Core 2 Duo (291 millones de transistores291 millones de transistores), Intel Core 2 Extreme, AMD ), Intel Core 2 Extreme, AMD AthlonAthlon64 X264 X2


64 X2. 64 X2. 20082008 atomatom2007.2007.-- Intel Core 2 Quad (Intel Core 2 Quad (820 millones de transistores820 millones de transistores), AMD Quad Core. ), AMD Quad Core. 2009.2009.-- CoreCore i5i5, , CoreCore i7i7 ((781 millones 781 millones de transistoresde transistores) )



ControlControl C.P.UC.P.U MemoriaMemoria

MonitorMonitorTecladoTeclado

MICROPROCESADORESMICROPROCESADORESMICROPROCESADORESMICROPROCESADORES

Sistema Sistema dedeE/SE/S

TecladoTecladoMouseMouse

Unidad de discoUnidad de discoImpresoraImpresora

Memoria del recuerdoMemoria del recuerdo

Memoria TemporalMemoria Temporal

Memoria InstantáneaMemoria Instantánea


MemoriasMemoriasexternasexternas Bus de direccionesBus de direcciones

Bus de datosBus de datos

Bus de controlBus de control

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COMPUTADORCOMPUTADOR

COMPUTADORCOMPUTADOR

ESTRUCTURA DE UN COMPUTADORESTRUCTURA DE UN COMPUTADORESTRUCTURA DE UN COMPUTADORESTRUCTURA DE UN COMPUTADOR

E/SE/S MEMORIAMEMORIABUSBUSDELDEL

SISTEMASISTEMA

CPUCPU

REGISTROSREGISTROS

CPUCPU

SISTEMASISTEMA

CPUCPU

UNIDADUNIDADDE CON TROLDE CON TROL

UNIDAD UNIDAD DE DE

CONTROLCONTROL

UNIDAD UNIDAD DE DE

CONTROLCONTROL

REGISTROREGISTROY DECODIFICADORESY DECODIFICADORES

DE LA UNIDADDE LA UNIDADDE CONTROLDE CONTROL

LOGICALOGICASECUENCIALSECUENCIAL


UNIDADUNIDADARITMETIAARITMETIA

LOGICALOGICA

INTERCONEXIONINTERCONEXIONINTERNAINTERNA

DE LA CPUDE LA CPUMEMORIA MEMORIA

DE CONTROLDE CONTROL


SR AC

ALU

REGISTROS DE

PROPOSITOS

PC

IR

ARQUITECTURA TIPICA DE UN MICROPROCESADORARQUITECTURA TIPICA DE UN MICROPROCESADORARQUITECTURA TIPICA DE UN MICROPROCESADORARQUITECTURA TIPICA DE UN MICROPROCESADOR

REGISTROINTERMEDIODE DATOS /DIRECCIONES

PROPOSITOS GENERAL

LOGICA DECONTROL Y

TEMPORIZACION

REGISTRO INTERMEDIO

DE DIRECCIONES


BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS E/SBUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS E/S

BUS DE DATOSBUS DE DATOS BUS DE DIRECCIONESBUS DE DIRECCIONES

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Un sistema de entradas y salidas para establecer la comunicación con el mundoexterior (recepción de ordenes y datos y entrega de resultados).

Un sistema de memoria para la obtención de instrucciones (programa) yalmacenamiento de información (datos)

LosLos distintosdistintos gruposgrupos funcionalesfuncionales oo subsistemassubsistemas queque debedebe poseerposeer unaunamicrocomputadoramicrocomputadora sese resumenresumen enen loslos siguientessiguientes::LosLos distintosdistintos gruposgrupos funcionalesfuncionales oo subsistemassubsistemas queque debedebe poseerposeer unaunamicrocomputadoramicrocomputadora sese resumenresumen enen loslos siguientessiguientes::

Instrucciones típicas de un microprocesadorInstrucciones típicas de un microprocesadorInstrucciones típicas de un microprocesadorInstrucciones típicas de un microprocesador

Instrucciones de transferencia

Instrucciones operativas

almacenamiento de información (datos).

Una unidad de cálculo para la ejecución de operaciones lógicas y aritméticas.

Una unidad de control capaz de coordinar el funcionamiento de todo el sistema yde tomar decisiones en función de resultados previos


Instrucciones operativas

Instrucciones de control de secuencia

instrucciones de control

formato de una instrucciónformato de una instrucciónformato de una instrucciónformato de una instrucción

C.O Dato/Dirección Dirección


ARQUITECTURA DEL ARQUITECTURA DEL P P 8085A8085A


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Sistema mínimo 8085



Sistema mínimo 8085(continuación)


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Sistema mínimo PIC16F877

Desventajas del 8085 vs PICDesventajas del 8085 vs PIC



MODOS DE DIRECCIONAMIENTOS 8085MODOS DE DIRECCIONAMIENTOS 8085MODOS DE DIRECCIONAMIENTOS 8085MODOS DE DIRECCIONAMIENTOS 8085

Direccionamiento inmediato

Direccionamiento Directo

Direccionamiento Indirecto

S B7

Los diferentes tipos de ciclo de máquina en el 8085 son:Los diferentes tipos de ciclo de máquina en el 8085 son:

Z B6 B5

ACB4 B3

P B2 B1B1

CYB0B0BANDERASBANDERAS


.Búsqueda de código de operación..Lectura de memoria..Escritura en memoria..Lectura de dispositivos de E/S..Escritura en dispositivos de E/S..Respuesta a interrupción. Bus inactivo

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EJECUCION DE LAS INSTRUCCIONESEJECUCION DE LAS INSTRUCCIONESEJECUCION DE LAS INSTRUCCIONESEJECUCION DE LAS INSTRUCCIONES MemoriaMemoriaRD

3A2167216721682168SP

FDFD21692169 FF

LDA FFFDH 34 FDFF CARGAR A <- (FFFD) ADD A,R2 80 SUMA A <- A + R2STA FFFFH 32 FFFF ALMACENA A - > (FFFFH)

11.. ExtraeExtrae dede lala memoriamemoria lala siguientesiguiente instruccióninstrucción yy lala llevalleva alal registroregistro dede instruccióninstrucción..22 CambiaCambia elel contadorcontador deldel programaprograma dede modomodo queque apunteapunte aa lala siguientesiguiente instruccióninstrucción

AA RAMRAM(FDFFH)(FDFFH)


22.. CambiaCambia elel contadorcontador deldel programaprograma dede modomodo queque apunteapunte aa lala siguientesiguiente instruccióninstrucción..33.. DeterminaDetermina elel tipotipo dede instruccióninstrucción queque acabaacaba dede extraerextraer..44.. VerificaVerifica sisi lala instruccióninstrucción requiererequiere datosdatos dede lala memoriamemoria yy sisi eses así,así, determinadetermina dondedonde

estánestán situadossituados..55.. ExtraeExtrae loslos datos,datos, sisi loslos hayhay yy loslos cargacarga enen loslos registrosregistros internosinternos dede lala CPUCPU..66.. EjecutaEjecuta lala instruccióninstrucción..77.. AlmacenaAlmacena loslos resultadosresultados enen elel lugarlugar apropiadoapropiado..88.. VaVa alal pasopaso 11 parapara empezarempezar lala ejecuciónejecución dede lala instruccióninstrucción siguientesiguiente


T1: En el bus de direcciones se coloca una dirección de memoria o dispositivo deE/S.

T2: Si el ciclo de máquina es parte de una búsqueda de instrucción se incrementa elcontador de programa.

T3: Se transfiere desde o hacia el microprocesador un byte de datos o un byte de

Las actividades que fundamentalmente se realizan en cada estado son:Las actividades que fundamentalmente se realizan en cada estado son:Las actividades que fundamentalmente se realizan en cada estado son:Las actividades que fundamentalmente se realizan en cada estado son:

instrucción. T4: Se decodifica el contenido del registro de instrucción. T5 – T6: Se utiliza para completar la ejecución de algunas instrucciones

8085AH 8085AH 3 MHz3 MHz8085AH8085AH 11 6 MHz6 MHz


8085AH8085AH--11 6 MHz6 MHz8085AH8085AH--2 2 5 MHz5 MHz

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EJEMPLO DE SINTESISEJEMPLO DE SINTESISEJEMPLO DE SINTESISEJEMPLO DE SINTESIS

Contenido de los buses de direcciones y datos en cada ciclo de maquina de la instrucción LDA 006A


Ciclos de maquinas de la instrucción STA 0010H


Instrucciones que implican exclusivamente a los registros generales del P

MOV r1,r2 MVI r, dato LXI rp, dato16 XCHG

Instrucciones que implican exclusivamente a posiciones de memoria

MVI M, dato

Transferencia entre registros del P y posiciones de memoria

INSTRUCCIONES DE TRASFERENCIA DE DATOSINSTRUCCIONES DE TRASFERENCIA DE DATOSINSTRUCCIONES DE TRASFERENCIA DE DATOSINSTRUCCIONES DE TRASFERENCIA DE DATOS

Transferencia entre registros del P y posiciones de memoria.

MOV r,M MOV M,r LDA Dir STA Dir LHLD Dir SHLD Dir LDAX rp STAX rp

.

JMP Dirección Jxx Dirección PCHL CALL Dirección Cxx Dirección RET Rxx

ESTRUCTURAS DE TIPO SECUENCIA Y BIFURCACIONESTRUCTURAS DE TIPO SECUENCIA Y BIFURCACIONESTRUCTURAS DE TIPO SECUENCIA Y BIFURCACIONESTRUCTURAS DE TIPO SECUENCIA Y BIFURCACION

Transferencia entre registros del Transferencia entre registros del P y registros de dispositivos de Entrada / SalidaP y registros de dispositivos de Entrada / SalidaTransferencia entre registros del Transferencia entre registros del P y registros de dispositivos de Entrada / SalidaP y registros de dispositivos de Entrada / Salida

IN Port OUT Port


PUSH rp POP rp PUSH PSW POP PSW XTHL SPHL

EL STACK POINTER Y LAS INSTRUCCIONES DEL STACKEL STACK POINTER Y LAS INSTRUCCIONES DEL STACKEL STACK POINTER Y LAS INSTRUCCIONES DEL STACKEL STACK POINTER Y LAS INSTRUCCIONES DEL STACK

ANA r ANA M ANI dato XRA r XRA M XRA dato ORA r ORA M ORI dato

OPERACIONES LOGICASOPERACIONES LOGICASOPERACIONES LOGICASOPERACIONES LOGICAS

CMP r CMP M CPI dato RLC RRC RAL RAR CMC STC

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INSTRUCCIONES DE ROTACIONINSTRUCCIONES DE ROTACIONINSTRUCCIONES DE ROTACIONINSTRUCCIONES DE ROTACION

RAL

CY B ACUMULADOR B CY B ACUMULADOR B

RAR

CY B7 ACUMULADOR B0 CY B7 ACUMULADOR B0

CY B7 ACUMULADOR B0

RLC RRC

CY B7 ACUMULADOR B0


ADD r ADD M ADI dato ADC r ADC M ACI dato SUB r SUB M SUI dato SBB r SBB M SBI dato INR rINR M DCR r DCR M INX rp DCX rp DAD rp

INSTRUCCIONES ARITMETICASINSTRUCCIONES ARITMETICASINSTRUCCIONES ARITMETICASINSTRUCCIONES ARITMETICAS

7 0 7 0


EscribirEscribir unun segmentosegmento dede programa,programa, utilizandoutilizandoinstruccionesinstrucciones dede escrituraescritura yy lecturalectura enen elel stack,stack, quequeintercambieintercambie elel contenidocontenido dede laslas parejasparejas dede registrosregistrosHLHL yy DEDE.. IlustrarIlustrar elel ejercicioejercicio indicandoindicando elel contenidocontenidoinicialinicial yy despuésdespués dede ejecutadaejecutada cadacada instrucción,instrucción, dedeloslos registrosregistros SP,SP, HL,HL, DEDE yy tambiéntambién dede lala pilapila(stack)(stack)..ElEl SPSP sese InicializaInicializa concon lala direccióndirección 40004000HH

EJEMPLOSEJEMPLOSEJEMPLOSEJEMPLOS

EntraEntra unun datodato porpor elel puertopuerto 00 yy examinaexamina sisi eses menor,menor,mayormayor oo igualigual queque elel datodato almacenadoalmacenado previamentepreviamenteenen elel registroregistro BB.. ElEl resultadoresultado sese reflejarefleja enen dosdosdiodosdiodos LEDLED aplicadosaplicados aa lala salidasalida deldel puertopuerto 11.. SiSi eleldatodato dede entradaentrada eses menor,menor, sese iluminailumina elel diododiodoconectadoconectado alal bitbit menormenor pesopeso ((00)).. SiSi lala entradaentrada esesmayormayor oo igualigual queque elel datodato deldel registroregistro B,B, sese activaactiva elelbitbit dede pesopeso 11 yy sese iluminaráiluminará elel otrootro diododiodo..

ContenidoContenido inicialinicial dede HLHL:: 2020FFHFFHContenidoContenido inicialinicial dede DEDE:: 25002500HH

pp yy


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