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  Luis Alberto Marqués Cuesta

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Circuitos Electrónicos Digitales
Sist. Electr. basados en microprocesador
Diseño de Circuitos

Descripción
Objetivos
Programa
Prácticas
Bibliografía
Evaluación
Horario
Calendario de exámenes
Documentación
Titulaciones: Grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación (web).
                      Grado en Ingeniería de Tecnologías Específicas de Telecomunicación (web).
Materia: Electrónica Digital.
Módulo
: Materias básicas de Telecomunicaciones.
Curso
: Segundo.
Créditos: 6 ECTS.
Carácter: Obligatoria.
Cuatrimestre: Segundo.
Departamento: Electricidad y Electrónica (web).


Descripción:

La asignatura de “Sistemas Electrónicos Basados en Microprocesador” se encuentra dentro del bloque de materias básicas de telecomunicaciones, concretamente, es la segunda y última asignatura que se imparte dentro de la materia de “Electrónica Digital”. Está planteada como una continuación de la asignatura de “Circuitos Electrónicos Digitales” o, lo que es lo mismo, como una Electrónica Digital avanzada. En ella se combinan los bloques digitales estudiados en la asignatura de “Circuitos Electrónicos Digitales” para diseñar sistemas digitales más complejos como son máquinas algorítmicas programables básicas a nivel de registro.

El diseño y compresión de estos sistemas básicos será el pilar donde se asíente el estudio de los microprocesadores en todas sus variantes (microprocesadores, microcontroladores, DSP’s). Esto permitirá obtener al alumno una visión profunda de su funcionamiento.

Y como los microprocesadores están presentes en cualquier sistema electrónico de tratamiento de información, en una segunda parte de la asignatura se describirá someramente su conexión e interrelación con el resto de los componentes electrónicos utilizando un microcontrolador concreto, lo que dará al alumno una visión de conjunto que será posteriormente ampliada en cursos superiores en función de la aplicación específica del sistema completo.
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Objetivos:

Al finalizar la asignatura el alumno deberá ser capaz de:
  • Conocer y comprender conceptos fundamentales relacionados con la estructura y el funcionamiento de sistemas electrónicos basados en microprocesador.
  • Analizar y diseñar máquinas algorítmicas programables sencillas así como sus instrucciones a nivel de registro.
  • Comprender las diferencias entre las distintas arquitecturas de microprocesadores y su evolución hasta la actualidad.
  • Analizar y diseñar máquinas algorítmicas sencillas de propósito específico.
  • Analizar y diseñar sistemas programables, tanto su estructura como su conjunto de instrucciones.
  • Trabajar en grupo utilizando las herramientas CAD para el diseño de bloques digitales para el diseño y la comprobación de los sistemas diseñados.
  •  Utilizar lenguajes de descripción de hardware para el diseño de sistemas digitales.
  • Organizar, planificar y  gestionar el tiempo de laboratorio
  • Comunicar, tanto por escrito como oralmente el procedimiento utilizado en el laboratorio y los posibles problemas surgidos.
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Programa:

TEMA 1: UNIDAD DE CONTROL
    1.1.- Introducción: Máquinas de estado algorítmico.
    1.2.- Unidad de procesamiento de datos (Ruta de datos).
    1.3.- Controladores. Implementación de un controlador.
    1.4.- Control cableado.
    1.5.- Control microprogramado - palabra de control.
    1.6.- Respuesta condicional de controladores.

TEMA 2: SISTEMAS ALGORÍMICOS PROGRAMABLES
    2.1.- Introducción: Sistemas digitales de proceso.
    2.2.- Arquitectura de un ordenador sencillo.
    2.3.- Unidad Aritmético-Lógica y Desplazador.
    2.4.- Control cablado de ciclo sencillo - Arquitectura Harvard.
    2.5.- Control microprogramado de ciclos múltiples - Arquitectura Von-Neumann.
    2.6.- Ruta de datos y control en canalización.

TEMA 3: ARQUITECTURA DEL CONJUNTO DE INSTRUCCIONES
    3.1.- Conceptos de arquitectura de computación.
    3.2.- Direccionamiento de operandos.
    3.3.- Modos de direccionamiento.
    3.4.- Arquitecturas del conjunto de instrucciones.
    3.5.- Instrucciones de transferencia de datos.
    3.6.- Instrucciones de manipulación de datos.
    3.7.- Aritmética de punto flotante.
    3.8.- Instrucciones de control de programa.
    3.9.- Interrupcciones.

TEMA 4: ESTUDIO DEL PROCESADOR ARM7
    4.1.- Introducción.
    4.2.- Arquitectura.
    4.3.- Modelo del programador.
    4.4.- Conjunto de instrucciones.
  
TEMA 5: ESTUDIO DEL MICROCONTROLADOR LPC2103
    5.1.- Introducción.
    5.2.- Bloque de control del sistema.
    5.3.- Controlador de interrupciones vectorizadas (VIC).
    5.4.- Bloques de entrada/salida de propósito general (GPIO).
    5.5.- Unidad de transmisión/recepción asíncrona (UART).
    5.6.- Temporizadores.
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Prácticas:


El responsable de las prácticas es el profesor Héctor García (hecgar@ele.uva.es, despacho 1D048). Se llevarán a cabo en el Laboratorio de Microprocesadores 1L019. En ellas se aprenderá:
     - El uso de programas CAD para el diseño y la simulación de circuitos digitales complejos.
     - El lenguaje Verilog.
     - La programación básica del procesador ARM7.
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Bibliografía:

Básica:
  • M. Morris Mano, C.R. Kime, Fundamentos de Diseño Lógico y Computadoras, 3ª edición. Prentice Hall, 2005.
  • M.D. Ciletti, Modeling, Synthesis and Rapid Prototyping with the Verilog HDL, Prentice Hall, 1999.
  • Proteus VSM (Virtual System Modelling) User Manual.
  • Proteus ISIS (Intelligent Schematic Input System) User Manual.
  • Microchip ARM7 datasheet.
Complementaria:
  • T.L. Floyd, Fundamentos de Sistemas Digitales, Prentice Hall.
  • E. Mandado, Sistemas Electrónicos Digitales, Marcombo.
  • J.P. Hayes, Introducción al Diseño Lógico Digital, Addison-Wesley.
  • R.J. Tocci, N. S. Widmer, G. L. Moss, Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones, 10ª edición Prentice Hall 2007.
  • H. Taub, Circuitos Digitales y Microprocesadores, McGraw-Hill.
  • T. VanSickle. Programming microcontrollers in C. Elsevier Newnes, 2001.
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Evaluación:

CONVOCATORIA ORDINARIA:

INSTRUMENTO/
PROCEDIMIENTO
PESO EN LA NOTA FINAL
OBSERVACIONES
Valoración de la destreza en el manejo de la herramienta CAD, la instrumentación de laboratorio y del conocimiento del lenguaje Verilog. Programación del microprocesador en ensamblador y en C.
30%
Se valorará mediante observación sistemática en las propias sesiones de laboratorio. Se realizarán dos exámenes prácticos individuales al final de cada bloque. Es condición necesaria (pero no suficiente) para superar la asignatura alcanzar en esta parte una calificación igual o superior al 50%.
Resolución de dos pruebas escritas parciales a lo largo de la asignatura.
20%

Examen final escrito.
50%
Es condición necesaria (pero no suficiente) para superar la asignatura alcanzar en esta parte una calificación igual o superior al 50%.

En convocatoria ordinaria se calificará a cualquier alumno que se presente a cualquiera de los tres procedimientos de la tabla, es decir, sólo obtendrán la calificación de No Presentado los alumnos que no asistan a ninguno de ellos.

Aquellos alumnos que en convocatoria ordinaria no hayan alcanzado las calificaciones mínimas en el primer o tercer procedimiento podrán presentarse de nuevo, en la convocatoria extraordinaria, al procedimiento pendiente, mientras que se les mantendrá la calificación del otro.

CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA:

INSTRUMENTO/
PROCEDIMIENTO
PESO EN LA NOTA FINAL OBSERVACIONES
Examen individual de laboratorio.
30%
Es condición necesaria (pero no suficiente) para superar la asignatura alcanzar en esta parte una calificación igual o superior al 50%.
Examen final escrito.
70%
Es condición necesaria (pero no suficiente) para superar la asignatura alcanzar en esta parte una calificación igual o superior al 50%.

Aquellos alumnos que en convocatoria ordinaria o extraordinaria no hayan alcanzado las calificaciones mínimas en el examen final escrito o en el laboratorio obtendrán como calificación final de la asignatura la obtenida en el recurso no superado ponderada sobre 10.

Para alumnos que repitan la asignatura, en ningún caso se conservará la calificación de ninguno de los procedimientos anteriores.
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Horario:

MAÑANA

Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
08-09





09-10
Aula 107/Lab. 1L019


Aula 106/Lab. 1L019
10-11
Aula 107/Lab. 1L019


Aula 106/Lab. 1L019
11-12


Aula 12

12-13


Aula 12

13-14






TARDE

Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
16-17





17-18

Tutorías Tutorías Tutorías
18-19

Tutorías Tutorías Tutorías
19-20





20-21





21-22





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Calendario de exámenes:

CONVOCATORIA
FECHA
HORA
Ordinaria
Jueves 11 de junio de 2015
09:00
Extraordinaria
Viernes 17 de julio de 2015
09:00
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Documentación:

Todo el temario de teoría será impartido mediante transparencias. Para los problemas emplearé el método tradicional de "tiza y pizarra". Los ficheros pdf (protegidos por contraseña) con las transparencias, problemas y algunas soluciones aparecen a continuación (también los tenéis en reprografía).

Las transparencias de clase os servirán como "guía" de los temas correspondientes, lo cual no significa que todo lo que vaya a explicar esté escrito en ellas. Es decir, os aconsejo que, además de llevarlas a clase, estéis atentos por si necesitáis añadir alguna cosa. En cuanto a los problemas, os aconsejo que los intentéis hacer por vuestra cuenta antes de verlos resueltos por mi en la pizarra.

Guía docente (pdf).
Plan de trabajo (pdf).

TEMA 1: UNIDAD DE CONTROL
- Transparencias (pdf).
- Problemas (pdf).
- Solución del problema 1 (pdf).
- Solución del problema 2 (pdf).
- Solución del problema 3 (pdf).

TEMA 2: SISTEMAS ALGORÍMICOS PROGRAMABLES
- Transparencias (pdf).
- Problemas (pdf).
- Solución del problema 12 (pdf).

TEMA 3: ARQUITECTURA DEL CONJUNTO DE INSTRUCCIONES
- Transparencias (pdf).
- Problemas (pdf).

TEMA 4: ESTUDIO DEL PROCESADOR ARM7
- Transparencias (pdf).
- Tabla resumen del conjunto de intrucciones (pdf).
- Documentación completa del conjunto de instrucciones (pdf).
- Manual de referencia del procesador (pdf).

TEMA 5: ESTUDIO DEL MICROCONTROLADOR LPC2103
- Transparencias (pdf).
- Especificaciones técnicas (pdf).
- Manual de usuario (pdf).

PRÁCTICAS:
- Práctica 1 (pdf).
- Apuntes Verilog para la práctica 1 (pdf).
- Práctica 2 (pdf).
- Apuntes Verilog para la práctica 2 (pdf).
- Práctica 3 (pdf).
- Apuntes Verilog para la práctica 3 (pdf).
- Práctica 4 (pdf).
- Práctica 5 (pdf).
- Notas sobre ARM en Proteus (pdf).
- Práctica 6 (pdf).
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E-mail lmarques@ele.uva.es
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