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Puertos y Buses de Comunicación para Microcontroladores

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by

antonio amparan

on 22 May 2014

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Transcript of Puertos y Buses de Comunicación para Microcontroladores

Puertos E/S
Introducción
Skills
Tipos de Puertos
References
UART
USART
PUERTO PARALELO
.
.
Introducción:
Comunicación:
Con objeto de dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros dispositivos externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistemas, buses de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos, fueron creados lo puertos de comunicación.
En las aplicaciones de control y comunicaciones, en las que se utilizan los microcontroladores, se deben de ejecutar gran cantidad de tareas de entrada y salida, por lo cual es necesario que se disponga de un gran número de terminales dedicados a esto. Los Microcontroladores contienen en su interior diversos circuitos de interfaz tales como puertos paralelos, puerto serie y circuitos de control de la transferencia.
Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica.
Cuenta con 4 de las partes que hacen funcional a una computadora, las cuales son:
Memoria ROM (Memoria de sólo lectura)
Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio)
Puertos de entrada/salida (I/O)
Lógica de control Coordina la interacción entre los demás bloques

Tipos de Puertos
I2C es un bus de comunicaciones serie. La velocidad es de 100Kbits por segundo en el modo estándar, aunque también permite velocidades de 3.4 Mbit/s. Es un bus muy usado para comunicar Microcontroladores y sus periféricos en sistemas integrados (Embedded Systems) y generalizando más para comunicar circuitos integrados entre si que normalmente residen en un mismo circuito impreso.

La principal característica de I²C es que utiliza dos líneas para transmitir la información y una de referencia :

SDA: datos SCL: reloj GND: masa

Las dos primeras líneas son drenador abierto, por lo que necesitan resistencias de pull-up.

Los dispositivos conectados al bus I²C tienen una dirección única para cada uno. También pueden ser maestros o esclavos. El dispositivo maestro inicia la transferencia de datos y además genera la señal de reloj, pero no es necesario que el maestro sea siempre el mismo dispositivo, esta característica se la pueden ir pasando los dispositivos que tengan esa capacidad. Esta característica hace que al bus I²C se le denomine bus multimaestro.
El Bus SPI es un estándar de comunicaciones, usado principalmente para la transferencia de información entre circuitos integrados en equipos electrónicos. El bus de interfaz de periféricos serie o bus SPI es un estándar para controlar casi cualquier electrónica digital que acepte un flujo de bits serie regulado por un reloj

Incluye una línea de reloj, dato entrante, dato saliente y un pin de chip selector, que conecta o desconecta la operación del dispositivo con el que uno desea comunicarse. De esta forma, este estándar permite multiplexar las líneas de reloj.
Puertos y Buses de Comunicación para Microcontroladores
SISTEMAS PROGRAMABLES
UNIDAD V
Puertos de Entrada y Salida
Se diseñaron para convertir las señales que maneja el microcontrolador compatibles con el protocolo RS232 y transmitirlas al exterior.

La USART del PIC puede ser configurada para operar en tres modos:

Modo Asíncrono (full duplex (transmisión y recepción simultáneas)),
Modo Síncrono – Maestro (half duplex)
Modo Síncrono – Esclavo (half duplex)

El módulo Asíncrono de la USART consta de 4 módulos fundamentales:

El circuito de muestreo
El generador de frecuencia de transmisión (Baud Rate)
El transmisor asíncrono
El receptor asíncrono.
UART o USART (Transmisor y Receptor Síncrono Asíncrono Universal)
Esta conformado por un conjunto de líneas de entrada y salida los cuales conforman una puerta paralela esclava para poder conectarse con los buses de otros dispositivos, Microcontroladores y/o microprocesadores.

En este tipo de comunicación los datos se transmiten byte por byte en el bus conformado, en contraposición al puerto serie, que envía los datos bit a bit por el mismo hilo.
PUERTO PARALELO
Es un moderno protocolo de comunicación para el cual Microchip tiene soporte con una serie de PICs USB.

Estos Microcontroladores tienen implementado el hardware para el control del protocolo USB en el cual se dio mucha importancia a la velocidad de procesamiento de estos PIC.

Mediante un complejo sistema de multiplicación de frecuencia de oscilación mediante PLL se obtiene un clock de 96MHz el cual se divide y se asigna 48Mhz para el funcionamiento del USB, y mediante otro divisor se puede asignar también otro clock para el funcionamiento del microcontrolador.
USB (Universal Serial Bus)
I2C (Inter-Integrated Circuit)
SPI (Serial Peripheral Interface)
CAN es un protocolo de comunicaciones desarrollado por la firma alemana Robert Bosch GmbH, basado en una topología bus para la transmisión de mensajes en ambientes distribuidos, además ofrece una solución a la gestión de la comunicación entre múltiples CPUs (unidades centrales de proceso).

Características:

Es un protocolo de comunicaciones normalizado, con lo que se simplifica y economiza la tarea de comunicar subsistemas de diferentes fabricantes sobre una red común o bus.
El procesador anfitrión (host) delega la carga de comunicaciones a un periférico inteligente, por lo tanto el procesador anfitrión dispone de mayor tiempo para ejecutar sus propias tareas.
Al ser una red multiplexada, reduce considerablemente el cableado y elimina las conexiones punto a punto,excepto en los enganches.
Para simplificar aun más la electrónica del coche se puede utilizar una subred más simple, que se conecta a la red CAN, llamada LIN
CAN (Controller Area Network)

Los puertos en los microcontroladores brindan las funciones relativas que tienen que ver con laentrada que reciben estos dispositivos y a la salida que otorgan. Mediantes estos, elmicrocontrolador se dota de una forma comunicarse.
USB
.
.
I2C
.
CAN
Conclusiones
La función del Bus es la de permitir la conexión lógica entre distintos subsistemas de un sistemadigital, enviando datos entre dispositivos de distintos órdenes: desde dentro de los mismoscircuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de supercomputadoras.Conexiones dentro del mismo microcontrolador, del microcontrolador al procesador central, a losperiféricos son solo algunas de las vastas aplicaciones en el ramo de la comunicación que tienenestos componentes.
Aplicaciones de buses
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