Arquitectura de los microcontroladores PIC

Arquitectura de los microcontroladores PIC

La arquitectura Von Neumman

Es la arquitectura tradicional de computadoras y microprocesadores.En este esquema, la unidad central de proceso (CPU), está conectada a una memoria única que contiene las instrucciones del programa y los datos.

Este esquema tiene ciertas limitaciones:

• El tamaño de la unidad de datos o instrucciones queda determinado por el ancho del bus de la memoria. Un microprocesador de 8 bits con un bus de 8 bits que lo conecta a la memoria, manejará instrucciones y datos de de 8 bits (1 byte). Cuando deba acceder a una instrucción o dato de mayor longitud, deberá realizar más de un acceso a la memoria.

• El uso de un único bus limita la velocidad de operación del microprocesador, debido a que no puede buscar en memoria una nueva instrucción muentras no termine de procesar la anterior.

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La arquitectura Harvard

La arquitectura conocida como Harvard, consiste simplemente en un esquema en el que el CPU esta conectado a dos memorias a través de dos buses independientes (y no necesariamente deben tener el mismo ancho). Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa (Memoria de Programa) y la otra almacena los datos (Memoria de Datos).

Con este esquema, se resuelven las limitaciones propias de la aqrquitectura Von Neumman:

• Al no estar relacionado el tamaño de las instrucciones con el de los datos, la memoria de programa puede diseñarse para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de la misma. Esto permitirá escribir programas más compactos y de ejecución más veloz.

• Al ser los buses independientes, el CPU puede estar accediendo a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo estar leyendo la próxima instrucción a ejecutar.

Los microcontroladores PIC utilizan la arquitectura Harvard, con una memoria de datos de 8 bits, y una memoria de programa que, según el modelo, puede ser de 12, 14 o 16 bits.

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PIC16F873

En este curso utilizaremos el PIC16F873. Este microcontrolador forma parte de la familia de los PIC16F87X.

Principales características

• Set de instrucciones reducido (RISC). Sólo 35 instrucciones para aprender.

• Las instrucciones se ejecutan en un sólo ciclo de máquina excepto los saltos que requieren 2 ciclos.

• Opera con una frecuencia de clock reloj de hasta 20 MHz (ciclo de máquina de 200 ns)

• Memoria de programa: 4096 posiciones de 14 bits.

• Memoria de datos: Memoria RAM de 192 bytes (8 bits por registro).

• Memoria EEPROM: 128 bytes (8 bits por registro).

• Stack de 8 niveles.

• 22 Terminales de I/O que soportan corrientes de hasta 25 mA.

• 5 Entradas analógicas de 10 bits de resolución.

• 3 Timers.

• Módulos de comunicación serie, comparadores, PWM.

Características especiales:

• La memoria de programa se puede reescribir hasta 1000 veces.

• La memoria EEPROM se puede reescribir hasta 1000000 de veces.

• Los datos almacenados en la memoria EEPROM se retienen por 40 años y no se borran al quitar la alimentación al circuito.

• 13 fuentes de interrupción:

o Señal externa (RB0).

o Desborde de TMR0

o Cambio en el estado de los terminales RB4, RB5, RB6 o RB7.

o Ciclo de escritura en la memoria EEPROM completado.

o Ciclo de conversión A/D finalizado

o etc.

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Descripción de los terminales

1-Terminales de entrada-salida (22 en total)

PORTA: RA0-RA5:

• Los terminales RA0-RA3 y RA5 son bidireccionales y manejan señales TTL. Pueden configurarse como entradas analógicas

• El terminal RA4 como entrada es Schmitt Trigger y cómo salida es colector abierto. Este terminal puede configurarse como clock de entrada para el contador TMR0.

PORTB: RB0-RB7:

• Los terminales RB0-RB7 son bidireccionales y manejan señales TTL.

• Por software se pueden activar las resistencias de pull-up internas, que evitan el uso de resistencias externas en caso de que los terminales se utilicen como entrada (esto permite, en algunos casos, reducir el número de componentes externos necesarios).

• RB0 se puede utilizar como entrada de pulsos para la interrupción externa.

• RB4-RB7 se pueden utilizar para la interrupción por cambio de estado.

PORTC: RC0-RC7:

• Los terminales RC0-RC7 son bidireccionales y manejan señales TTL.

• Se utilizan en los módulos de PWM, comparadores y transmisión serial.

2-Otros terminales

• VDD: Positivo de alimentación. 2-6 Vcc.

• VSS: Negativo de alimentación.

• MCLR: Master Clear (Reset). Mientras en este terminal haya un nivel bajo (0 Vcc), el microcontrolador permanece inactivo.

• OSC1/CLKIN: Entrada del oscilador (cristal). Entrada de oscilador externo.

• OSC2/CLKOUT: Salida del oscilador (cristal).

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