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Robótica inteligente. El microcontrolador 68HC11




Enviado por Pablo Turmero



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    El Microcontrolador 68HC11
    Microcontrolador de 8 bits
    Dispositivo basado en acumulador
    Existen siete registros disponibles para programar
    105 instrucciones (95 o 78)
    Instrucciones que pueden procesar 1, 8 y 16 bits
    Entrada/Salida mapeada a memoria
    6 modos de direccionamiento

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    Arquitectura de computadoras
    Memoria
    ALU
    Unidad de control
    I/O
    Instrucción
    IR
    Fetch
    Decode
    Execute

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    Arquitectura básica de computadoras
    ALU realiza operaciones aritm?ticas y lógicas
    Memoria programas y datos pueden estar aqui (Arquitectura Bon Newman)
    I/O comunicación con el mundo exterior mediante lectura de datos y escritura de datos (paralelo/serie)
    Unidad de control organiza las funciones dentro de la computadora

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    Caracteristicas del 68HC11 ISP (Instruction Set Proccess)
    Acumulador A
    Acumulador B
    Acumulador D
    Index Register X
    Stack Pointer
    Index Register Y
    Program Counter
    Operaciones {
    8 Bits
    8 Bits
    Condition Code Register
    A-B
    D
    IX
    IY
    SP
    PC
    CCR

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    Caracteristicas del 68HC11 ISP (Instruction Set Proccess)
    MAR
    Instruction Register
    8 Bits
    8 Bits

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    Caracteristicas del 68HC11 ISP (Instruction Set Proccess)
    Condition Code Register CCR
    Carry
    Overflow
    Zero
    Negative
    Interrupt mask
    Half carry (for bit 3)
    X interrupt mask
    Stop disable
    C
    O
    Z
    N
    I
    H
    X
    S

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    Caracteristicas del 68HC11
    On-chip ROM hasta 8KBytes
    On-chip RAM desde 192Bytes hasta 1KByte
    On-chip EEPROM hasta 2KBytes
    Parallel I/O Bytes o bits
    Timer System
    Timer
    Pulse acumulator
    Periodic interrupt
    Cop Watchdog

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    Caracteristicas del 68HC11
    Seria Peripherial Interface (SPI)
    Serial Communication Interface (SCI)
    Sistema de conversion Analógica/Digital
    Capacidad para captura paralelo
    Convertidor Analógico/Digital de multiple canal

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    Naturaleza el?ctrica de las señales del 68HC11

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    Numeros Binarios
    bit -> unidad primitiva que representa cualquiera de dos valores 1 o 0, TRUE o FALSE
    Nbits -> patrones de 2N
    El significado de 2N determina un esquema de codificación
    Patrones binarios para diferentes propositos
    Numeros
    Direcciones
    Caracteres
    Simbolos
    Instrucciones

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    Numeros Binarios
    Caracteres y Simbolos

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    Numeros Binarios
    Instrucciones
    1110 0000 0000 1000 1001 0110 0010 0101 Valor de la instrucción en binario
    E008 9625 Valor numerico de la instrucción en Hexadecimal
    LDAA 25H Cargar en el acumulador con un 25 o 0010 0101
    ABX Sumar B con X, donde B es un numero sin signo
    E017 3A Valor numerico de la instrucción en Hexadecimal
    1110 0000 0001 0111 0011 1010 Valor de la instrucción en binario

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    Codificación binaria Esquema sin Signo
    Valor numerico =
    Sistema numerico posicional
    Rango de valores =
    Variedad de usos
    Direcciones
    Apuntadores
    Contadores

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    Rangos de los numeros binarios sin signo
    8 bits (byte): 0 -> 255
    16 bits (word): 0->65,535
    24 bits: 0 -> 16,777,216
    32 bits (long word): 0-> 4,294,967,295
    64 bits 0 -> 1.84 X 1019

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    Esquema de codificación: Complemento a uno
    Enteros Positivios Enteros Negativos
    Decimal Binario Decimal Binario
    0 0000 -0 1111
    1 0001 -1 1110
    2 0010 -2 1101
    3 0011 -3 1100
    4 0100 -4 1011
    5 0101 -5 1010
    6 0110 -6 1001
    7 0111 -7 1000
    ¡Doble representación del 0!

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    Esquema de codificación: Complemento a dos
    Enteros Positivios Enteros Negativos
    Decimal Binario Decimal Binario
    0 0000 0 0000
    1 0001 -1 1111
    2 0010 -2 1110
    3 0011 -3 1101
    4 0100 -4 1100
    5 0101 -5 1011
    6 0110 -6 1010
    7 0111 -7 1001
    numero complemento a 2 = numero complemento a 1 + 1

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    Esquema de codificación: Complemento a dos
    Valor del numero =
    Sistema posicional
    Rango de valores =
    Variedad de usos
    Enteros
    Desplazamientos
    Mapeo a valores fisicos

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    Esquema de codificación: Complemento a dos
    Conversión de binario a decimal
    1101 = – 1X27 + 1X26 + 0X25 + 0X24 +
    1X23 + 1X22 + 0X21 + 1X20
    = – 3
    Operaciones
    Resta: se reduce al problema de sumar dos numeros

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    Rango del complemento a dos
    8 bits (byte): -128 -> 127
    16 bits (word): -8,192 -> 8,191
    24 bits: -8,388,608 -> 8,388,607
    32 bits (long word): -2,147,483,648 -> 2,147,483,647
    64 bits: -9.22X1018-> 9.22X18

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    Metodos para expansión de microcontroladores
    Razones para expandir:
    El reloj en tiempo real perimite hacer hacer transferencia de información con circuiteria externa muy rapidamente
    Los requisitos de diseño imponen restriciones con el tamaño, peso y consumo de energia
    Aun no se tiene el diseño definitivo del sistema, pero por si se llegaran a necesitar mas modulos no representaria muchos problemas agregarlos

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    Configuraciones del 68HC11
    Cuatro modos de operación
    Modo single-chip
    Modo multiplexado expandido
    Modo boot-strap
    Modo manufacturing test

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    Configuración de la memoria del 68HC11
    Mapa de memoria del 68HC11

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    Puertos adicionales para el 68HC11
    Puertos de entrada

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    Memoria adicional para el 68HC11
    Configuración para incrementar 24KBytes

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    Conjunto de instrucciones define operaciones
    Ciclo de operacion: fetch, decode, execute
    Formato de instrucciones: OpCode[Arg1]
    Agrupamiento de instrucciones
    Trabajo -> ADDX, SUBX, MUL, ANDX, ORX
    Mover -> I/O, COPY, PUSH, POP, etc.
    Control de programa ->JMP, JSR, RTS, BXX
    Control del sistema -> RTI, SWI, WAI

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    Sinatxis básica de una instrucción
    Instr Arg1
    Código de operación la instruccion:
    es el mnemonico de la operación
    que realiza la instrucción
    Identifica la localidad del operando
    que sera usado en la instruccion,
    localidad en la memoria o valor
    inmediato

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    Localidad de un operando
    Un operando puede estar cualquiera de las siguientes localidades:
    Registro acumulador (ACCA, ACCB, ACCD)
    Direccion de memoria identificada por algun registro (IX, IY, SP, PC)
    Condition Code Register
    Espacio en memoria
    Memoria
    Espacio de I/O
    Estructura de Stack

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    Instrucciones para realizar trabajo
    Especificar alguna actividad para el sistema
    Modificar bits en el registro CCR
    Operandos localizados en registros y memoria
    Incremento del PC cuando sea necesario para apuntar a la direccion siguiente
    Trabajar sobre cantidades de 1Byte, 2Bytes, etc.

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    Instrucciones para realizar trabajo
    Suma de dos valores a un destino
    ABA suma acumulador B con acumulador A
    ABX suma acumulador B con acumulador X
    ABY suma acumulador B con acumulador Y
    ADC direccion unica ADD, con carry
    ADD direccion unica ADD
    ADDD direccion unica ADD, 16 bits

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    Instrucciones para realizar trabajo
    Sustraccion de dos valores a un destino
    SBA diferencia entre acumulador B con acumulador A
    SBC sustraccion unica direccion, usando carry
    SUB
    ADC direccion unica ADD, con carry
    ADD direccion unica ADD
    ADDD direccion unica ADD, 16 bits

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