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