Microcontroladores Motorola – Freescale – Programación

Descripción

UN MICROCONTROLADOR dispositivo electrónico integrado en un chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de un computador: CPU, memoria y unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado. Aunque sus recursos son limitados en comparación con un PC normal, adicional a su dicha integración, su principal característica es su alto nivel de especialización. Dedicado a controlar una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan la conexión de sensores y dispositivos de control que permiten efectuar el proceso deseado. Una vez programado y configurado el

Microcontrolador, solamente sirve para controlar la tarea asignada.

Un microcontrolador es utilizado para controlar equipos electrónicos, diseño de sistemas de comunicación, monitoreo y adquisición de señales físicas, procesamiento y administración de señales analógicas y digitales.

Su presentación gráfica invita a continuar la lectura, haciendo que el lector disfrute y busque aprender más a cada paso.

En su formación didáctica incluye perfectamente definidos: Objetivo del capítulo, Conocimientos previos, Introducción, Reseña histórica, Notas para recordar señalizadas y enmarcadas, Resumen del tema, Resumen del capítulo y ejercicios propuestos ejercicios resueltos.

Indice

Mensaje del editor ………………………………………………………………………………………………..iii

Web de Apoyo …………………………………………………………………………………………………….iv

Agradecimientos …………………………………………………………………………………………………..vi

El autor ………………………………………………………………………………………………………………vii

Contenido …………………………………………………………………………………………………………..ix

Prólogo de Freescale …………………………………………………………………………………………….xv

Introducción …………………………………………………………………………………………………….. xvii

Capítulo 1 INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES MOTOROLA-FREESCALE

Objetivo del capítulo ………………………………………………………………………………………………………………………1

Conocimientos previos ……………………………………………………………………………………………………………………1

1.1 Introducción ………………………………………………………………………………………………………………………….1

1.2 Reseña histórica ……………………………………………………………………………………………………………………..2

1.3 ¿Qué es un microcontrolador? ………………………………………………………………………………………………….3

1.6 Diferencias entre microprocesador y microcontrolador …………………………………………………………………4

1.7 Ventajas de un microcontrolador frente a un microprocesador ……………………………………………………….5

1.6 Relación entre microcontrolador y DSP ………………………………………………………………………………………6

1.7 Clasificación de los microcontroladores ………………………………………………………………………………………9

1.8 Arquitectura cerrada o abierta …………………………………………………………………………………………………12

1.9 Tipo de memoria de programa ………………………………………………………………………………………………..12

1.10 Prestaciones y recursos especiales …………………………………………………………………………………………….14

1.11 Microcontroladores de uso común ……………………………………………………………………………………………15

1.12 ¿Cómo elegir el microcontrolador adecuado? ……………………………………………………………………………..17

1.13 Características de otros microcontroladores ………………………………………………………………………………..17

1.14 Principios básicos de operación interna ……………………………………………………………………………………..23

1.15 Sistemas de desarrollo …………………………………………………………………………………………………………….25

RESUMEN DEL CAPÍTULO ……………………………………………………………………………………………………………31

Capítulo 2 LOS MICROCONTROLADORES MC68H(R)C908JL3/JK3/JK1

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………….33

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………….33

2.1 Introducción …………………………………………………………………………………………………………………………33

2.2 Características de la CPU 08 ……………………………………………………………………………………………………34

2.3 Características de los microcontroladores …………………………………………………………………………………..34

2.4 Distribución de pines del microcontrolador MC68H(R)C908JL3/JK3/JK1 …………………………………..39

2.5 Descripción de pines del JL3/JK3/JK1 ………………………………………………………………………………………41

2.6 Mapa de memoria del JL3 ………………………………………………………………………………………………………42

RESUMEN DEL CAPÍTULO …………………………………………………………………………………………………………44

Capítulo 3 INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN DE LOS MICROCONTROLADORES

MOTOROLA- FREESCALE

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………….45

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………….45

3.1 Introducción …………………………………………………………………………………………………………………………45

3.2 Registros de uso general …………………………………………………………………………………………………………45

3.3 Modos de direccionamiento ……………………………………………………………………………………………………49

3.4 Memoria RAM ………………………………………………………………………………………………………………………63

3.5 Set de instrucciones ………………………………………………………………………………………………………………64

EJERCICIOS PROPUESTOS ………………………………………………………………………………………………………….70

RESUMEN DEL CAPÍTULO ………………………………………………………………………………………………………….71

Capítulo 4 PUERTOS DE ENTRADA/SALIDA

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………….73

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………….73

4.1 Introducción …………………………………………………………………………………………………………………………73

4.2 Registro PORT A (PTA) ……………………………………………………………………………………………………………74

4.3 Registro de configuración del PORT A (DDRA) ……………………………………………………………………………76

4.4 Registro PTAPUE ……………………………………………………………………………………………………………………77

4.5 Registro PORT B (PTB) ……………………………………………………………………………………………………………78

4.6 Registro de configuración del PORT B (DDRB) ……………………………………………………………………………79

4.7 Registro PORT D (PTD) …………………………………………………………………………………………………………..79

4.8 Registro de configuración del PORT D (DDRD) …………………………………………………………………………..80

4.9 Registro de control del PORT D (PDCR) …………………………………………………………………………………….80

4.10 EJERCICIOS RESUELTOS ………………………………………………………………………………………………………..81

EJERCICIOS PROPUESTOS …………………………………………………………………………………………………………….88

RESUMEN DEL CAPÍTULO ……………………………………………………………………………………………………………88

Capítulo 5 MANEJO DE TEMPORIZACIÓN BÁSICA

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………….89

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………….89

5.1 Introduccón ………………………………………………………………………………………………………………………….89

5.2 Display de cristal líquido …………………………………………………………………………………………………………91

EJERCICIOS PROPUESTOS …………………………………………………………………………………………………………….95

RESUMEN DEL CAPÍTULO …………………………………………………………………………………………………………..116

Capítulo 6 INTERRUPCIONES (SISTEMA DE INTEGRACIÓN MODULAR)

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..117

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..117

6.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………….117

6.2 Interrupciones …………………………………………………………………………………………………………………….118

6.3 Estado de interrupción del registro 1 ……………………………………………………………………………………….120

6.4 Estado de interrupción del registro 2 ……………………………………………………………………………………….120

6.5 Estado de interrupción del Registro 3 ………………………………………………………………………………………120

6.6 La instrucción SWI ……………………………………………………………………………………………………………….121

6.7 RESET ………………………………………………………………………………………………………………………………..121

RESUMEN DEL CAPÍTULO …………………………………………………………………………………………………………..122

Capítulo 7 MÓDULO DE INTERRUPCIÓN POR TECLADO (KBI)

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..123

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..123

7.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………….123

7.2 Registro de control y estado de teclado (KBSCR) ……………………………………………………………………….124

7.3 Registro de habilitación de interrupciones de teclado (KBIER) ……………………………………………………..124

7.4 Inicialización del teclado ………………………………………………………………………………………………………125

7.5 EJERCICIOS RESUELTOS ………………………………………………………………………………………………………126

EJERCICIOS PROPUESTOS …………………………………………………………………………………………………………..133

RESUMEN DEL CAPÍTULO ………………………………………………………………………………………………………….133

Capítulo 8 INTERRUPCIÓN EXTERNA IRQ

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..135

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..135

8.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………….135

8.2 Características …………………………………………………………………………………………………………………….136

8.3 Descripción del funcionamiento ……………………………………………………………………………………………136

8.3 Registro de control de estado de IRQ (INTSCR) ………………………………………………………………………..137

8.4 EJERCICIOS RESUELTOS ……………………………………………………………………………………………………….138

EJERCICIOS PROPUESTOS …………………………………………………………………………………………………………..142

RESUMEN DEL CAPÍTULO ………………………………………………………………………………………………………….143

Capítulo 9 MANEJO DE LOS TIMERS CON EL MICROCONTROLADOR MOTOROLA-FREESCALE

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..145

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..145

9.1 Introducción ………………………………………………………………………………………………………………………145

9.2 Fuentes de interrupción debidas al TIM ………………………………………………………………………………….147

9.3 Registro TSC ………………………………………………………………………………………………………………………147

9.4 Registro contador del TIM TCNTH/L ………………………………………………………………………………………148

9.5 Registro módulo de tiempo TMODH/L …………………………………………………………………………………..149

9.6 Registro de estado y control de canales del TIM ………………………………………………………………………149

9.7 Los registros de canales del TIM (TCH0H/L:TCH1H/L) ………………………………………………………………152

9.8 Función PWM ……………………………………………………………………………………………………………………153

9.9 Implementación PWM en el microcontrolador …………………………………………………………………………154

9.10 EJERCICIOS RESUELTOS ………………………………………………………………………………………………………156

EJERCICIOS PROPUESTOS …………………………………………………………………………………………………………..176

RESUMEN DEL CAPÍTULO ………………………………………………………………………………………………………….176

Capítulo 10 CONVERSOR ANÁLOGO/DIGITAL

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..179

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..179

10.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………..179

10.2 Descripción del funcionamiento del ADC ………………………………………………………………………………180

10.3 Voltaje de conversión ………………………………………………………………………………………………………….181

10.4 Tiempo de conversión ………………………………………………………………………………………………………..181

10.5 Registro de control y estado del A/D (ADSCR) ………………………………………………………………………..181

10.6 Registro de conversión A/D (ADR) …………………………………………………………………………………………183

10.7 Registro de configuración del reloj para el conversor A/D (ADCLK) …………………………………………….183

10.8 EJERCICIOS RESUELTOS ……………………………………………………………………………………………………..185

EJERCICIOS PROPUESTOS …………………………………………………………………………………………………………..195

RESUMEN DEL CAPÍTULO ………………………………………………………………………………………………………….195

Capítulo 11 EL OSCILADOR

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..197

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..197

11.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………..197

EJERCICIOS PROPUESTOS ………………………………………………………………………………………………………..201

RESUMEN DEL CAPÍTULO ………………………………………………………………………………………………………..201

Capítulo 12 RECURSOS DE CONFIGURACIÓN AVANZADA

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..203

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..203

12.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………..203

12.2 Memoria Flash …………………………………………………………………………………………………………………..204

12.3 Borrado de la memoria flash en bloque …………………………………………………………………………………205

12.4 Programación de la memoria flash ………………………………………………………………………………………..206

12.5 Protección de la memoria flash …………………………………………………………………………………………….206

12.6 Módulo de ruptura …………………………………………………………………………………………………………….207

12.7 Configuración del registro CONFIG ………………………………………………………………………………………210

RESUMEN DEL CAPÍTULO …………………………………………………………………………………………………………..212

Capítulo 13 PROGRAMACIÓN EN C

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..215

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..215

13.1 Introducción al lenguaje C …………………………………………………………………………………………………..215

13.2 Estructura de un programa en C ……………………………………………………………………………………………217

13.3 Definición de estructuras iniciales en C ………………………………………………………………………………….218

13.4 Definición de variables ……………………………………………………………………………………………………….219

13.5 Programa principal …………………………………………………………………………………………………………….227

13.6 Operadores ……………………………………………………………………………………………………………………..228

13.7 Sentencias de control ………………………………………………………………………………………………………….231

13.8 Arreglos o vectores ……………………………………………………………………………………………………………..237

13.9 Funciones …………………………………………………………………………………………………………………………238

13.10 Interrupciones ………………………………………………………………………………………………………………….243

RESUMEN DEL CAPÍTULO …………………………………………………………………………………………………………..247

Capítulo 14 INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES SO8Q

Objetivo del capítulo …………………………………………………………………………………………………………………..249

Conocimientos previos ………………………………………………………………………………………………………………..249

14.1 Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………….249

14.2 Características de los microcontroladores MC9S08QG8/QG4 ……………………………………………………..250

14.3 Módulo Timer Interface (MTIM) ……………………………………………………………………………………………..261

14.4 Real Time Interrupt (RTI) ……………………………………………………………………………………………………….270

14.5 Módulo de comparación analógico …………………………………………………………………………………………284

14.6 Módulo de conversión análogo/digital ……………………………………………………………………………………..288

Descripción del funcionamiento del adc …………………………………………………………………………………………..289

Modulos de comunicaciones con el S08 ……………………………………………………………………………………………..297

14.7 Módulo interface de comunicaciones seriales (SCI) ……………………………………………………………………..299

14.8 Transmisiones seriales sincronas – módulo spi ……………………………………………………………………………311

14.9 Módulo I2C (Inter – Integrated Circuit) ……………………………………………………………………………………323

CONCLUSIONES FINALES …………………………………………………………………………………………………………..347

RESUMEN DEL CAPÍTULO …………………………………………………………………………………………………………..212

BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………………………………………………………………………….349