240IEE31 - Microcomputadores


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1 Unidad responsable: ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona Unidad que imparte: EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica Curso: Titulación: 2018 MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL (Plan 2014). (Unidad docente Optativa) Créditos ECTS: 4,5 Idiomas docencia: Inglés Profesorado Responsable: Otros: JUAN ANTONIO CARRASCO LÓPEZ JUAN ANTONIO CARRASCO LÓPEZ Horario de atención Horario: A ser anunciadas en ATENEA y en el despacho 9.53 del ala Llobregat de la planta 9 del edificio H de la Escuela. Hay teléfono interno para llamarme en la entrada de la sección departamental del Departamento de Ingeniería Electrónica, en el ala Besós de la planta 9 del edificio H de la escuela. Requisitos Similares a los contenido de la asignatura "Electrònica" impartida en la escuela como parte del plan de estudios del "Grau en Enginyeria en Tecnologies Industrials" y de la asignatura "Ampliació a l'electrònica" impartida en la escuela como parte del plan de estudios del "Master Universitari en Enginyeria Industrial". Metodologías docentes Habrá 19 sesiones de clases de teoría/problemas y 6 sesiones de clases de laboratorio en los lugares y con el calendario hechos disponibles por la escuela en la entrada correspondiente a la asignatura del plan de estudios del "Master Universitari en Enginyeria Industrial". Las 6 sesiones de clases de laboratorio tendrán lugar durante las semanas 9, 12 y 13 del calendario del Master. De vez en cuando y sin previo aviso habrá tests de corta duración en sesiones de teoría/problemas sobre conocimientos previamente transmitidos en esas sesiones. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Llegar a conocer la arquitectura de un microcontrolador moderno. Llegar a conocer el diseño de módulos aritméticos básicos combinacionales y secuenciales. Aprender a programar subrutinas sencillas en lenguaje ensamblador para un microcontrolador moderno. Aprender a desarrollar aplicaciones simples basadas en un microcontrolador moderno usando un dialecto del lenguaje de programación C. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 112h 30m Horas grupo grande: 27h 24.00% Horas grupo pequeño: 13h 30m 12.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 72h 64.00% 1 / 6

2 Contenidos Arquitectura básica del microcontrolador 30m 30m Características del microcontrolador. Encapsulado. Buses de direcciones y datos. Memoria de Programa. Acceso y almacenaje de instrucciones. Memoria de datos. Procesador. Unidad de ejecución. Segmentación. El banco de acceso. Juego incompleto de instrucciones del microcontrolador Grupo grande/teoría: 3h Banderas. Instrucciones del conjunto de registros orientadas a byte. Instrucciones del conjunto de registros orientadas a bit. Instrucciones de control. Instrucciones literales. Lenguaje ensamblador y ejemplos de subrutinas Dedicación: 2h 30m Grupo grande/teoría: 2h 30m Elementos básicos del lenguaje ensamblador. Varios ejemplos de complejidad creciente de programación de subrutinas sencillas en lenguaje ensamblador. Código complemento a 2 y diseño de una ALU y análisis de su retardo estático Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Código complemento a 2 y resultados relevantes. Diseño de un sumador con propagación de acarreo. Diseño de una sumador en código complemento a 2 con propagación de acarreo. Diseño de un sumador/restador en código complemento a 2 con propagación de acarreo. Diseño de una ALU basado en el sumador/restador en código complemento a 2 con propagación de acarreo. Resultados relevantes de análisis del retardo estático. Análisis del retardo estático de la ALU. Diseño de un sumador con anticipación de acarreo y análisis de su retardo estático Diseño de un sumador con anticipación de acarreo y análisis de su retardo estático. 2 / 6

3 Diseño de una ALU mejorada basada en un sumador con anticipación de acarreo y análisis de su retardo estático Diseño de una ALU mejorada basada en un sumador con anticipación de acarreo y análisis de su retardo estático. Diseño de un multiplicador secuencial de Booth Dedicación: 0h 30m Grupo grande/teoría: 0h 30m Diseño de un multiplicador secuencial de Booth. Diseño de multiplicadores combinacionales con ahorro de acarreos 30m 30m Diseño de un multiplicador combinacional con ahorro de acarreos. Diseño de un multiplicador combinacional en complemento a 2 con ahorro de acarreos. Diseño de un multiplicador combinacional universal con ahorro de acarreos. El estándar IEEE 754 para aritmética en coma flotante Dedicación: 0h 30m Grupo grande/teoría: 0h 30m Formatos aritméticos. Representación de números normalizados. Representación de los restantes valores. Rango. Reglas de redondeo. Modos de redondeo. Gestión de excepciones. Precisión. Sistema de interrupciones del microcontrolador Registros relevantes. Niveles de interrupciones. Prioridades. 3 / 6

4 Puertos de E/S del microcontrolador Registros relevantes. Lectura y escritura en puertos de E/S. Temporizador 0 del microcontrolador Modos. Registros relevantes. Control del temporizador. Módulo PWM del microcontrolador Registros relevantes. Control del módulo. Convertidor A/D del microcontrolador Registros relevantes. Funcionamiento y control del convertidor. Bus I2C del microcontrolador Registros relevantes. Control del bus. 4 / 6

5 Tutorial de C Dedicación: 10h Grupo grande/teoría: 10h Visión global. Preparación del entorno. Estructura de programa. Sintaxis básica. Tipos de datos. Variables. Constantes. Clases de almacenamiento. Operadores. Toma de decisiones. Bucles. Funciones. Reglas de visibilidad. Arreglos. Punteros. Secuencias de caracteres. Estructuras. Uniones. Campos tipo bit. Typedef. Entrada y salida. Entrada y salida en ficheros. Preprocesadores. Archivos de encabezamiento. Type casting. Gestión de errores. Recursión. Gestión de variables. Gestión de memoria. Argumentos en línea de comandos. Simulación de programas sencillos usando el entorno MPLAB de Microchip y el compilador C18 integrado en el entorno Grupo pequeño/laboratorio: 3h Resolución de 10 ejercicios sencillos de programación en el dialecto de C soportado por el compilador C18 integrado en el entorno MPLAB de Microchip. Introducción a la placa Open18F4520 Grupo pequeño/laboratorio: 3h Desarrollo de aplicaciones sencillas experimentando con puertos de E/S, temporizador 0, módulo PWM, conversor A/D, e interrupciones usando la placa Open18F4520 conectada a un ordenador con el entorno MPLAB de Microchip y el compilador C18 instalada en él. Diseño de un cronómetro digital usando la placa Open18F4520 y la placa PCF8563 RTC Grupo pequeño/laboratorio: 3h Diseño y puesta a punto de una aplicación cronómetro digital usando el entorno MPLAB de Microchip y su compilador C18 instalados en un computador al que está conectada la placa Open18F4520 y placa PCF8563 RTC conectada a la placa Open18F / 6

6 Sistema de calificación Habrá un examen parcial escrito y un examen final escrito. El examen parcial tendrá una duración de una hora y media, tendrá lugar el 31 de Octubre de 3 de la tarde a 4:30 de la tarde en el aula 8.2, y cubrirá todos los contenidos previos de las sesiones de clases de teoría/problemas. El examen final tendrá una duración de tres horas, tendrá lugar en el aula y calendario hechos disponibles por la escuela, y cubrirá los contenidos de todas las sesiones de clases de teoría/problemas. Además, tanto en el examen parcial como en el examen, final habrá una parte optativa con una pregunta basada en los contenidos de las lecturas optativas de las sesiones de clases de teoría/problemas que se harán accesibles a través de ATENEA. Esa parte optativa permitirá subir las notas del examen parcial y del examen final hasta 0,5 puntos con un límite de 10 puntos. La nota del examen parcial tendrá un peso del 25%, la nota del examen final tendrá un peso del 50%, y la nota obtenida en las sesiones de prácticas tendrá un peso del 25%. Esta última nota estará basada en lo bien que los estudiantes agrupados por parejas alcancen los objetivos de los ejercicios para esas sesiones de prácticas. Dichos ejercicios serán hechos accesibles a través de ATENEA junto con lecturas requeridas. La nota del curso calculada de esa forma será redondeada a 0,1 puntos con empates hacia arriba. En caso de que esa nota sea superior o igual a 4,5 pero inferior a 5,0, las respuestas de los estudiantes en los tests breves realizados en las sesiones de clases de teoría/problemas serán tenidas en cuenta para convertir la nota final en 5,0. Normas de realización de las actividades Los estudiantes podrán utilizar tanto en el examen parcial como en el examen final una calculadora de bolsillo y un breve documento que será hecho accesible a través de ATENEA con una descripción detallada del conjunto de instrucciones del microcontrolador que será explicado en las sesiones de clases de teoría/problemas para ayudarles a programar subrutinas sencillas en lenguaje ensamblador. La detección de actos de copia durante el examen parcial o el examen final será penalizada con una nota de 0 para esos exámenes. Bibliografía Complementaria: Patterson, David A. ; John L. Hennessy. Computer organization and design : the hardware/software interface. 5th ed. Burlington: Elsevier Morgan Kaufmann, ISBN Otros recursos: Conjuntos de diapositivas y lecturas optativas para las sesiones de clases de teoría/problemas y lecturas i ejercicios para las sesiones de laboratorio que se publicarán a través de ATENEA. 6 / 6