Curso de microcontroladores

Lección 1 • Organización de la Memoria y Direccionamiento

Cubre la memoria flash, SRAM, EEPROM y la disposición del banco de registros. Los estudiantes mapean las regiones de memoria y comprenden cómo el direccionamiento afecta la colocación del código y los datos.

Lección 2 • Qué es un Microcontrolador

Define los microcontroladores y los contrasta con los microprocesadores y las FPGAs. Proporciona la base conceptual para todos los temas posteriores de hardware y software.

Lección 3 • Circuitos de Alimentación y Reset

Explica la regulación de voltaje, los capacitores de desacoplo y los requisitos de la señal de reset. Un diseño de alimentación adecuado previene el comportamiento errático que se trata en capítulos posteriores de depuración.

Lección 4 • Introducción al Ecosistema de Desarrollo

Revisa los IDEs, compiladores, programadores y depuradores utilizados a lo largo del curso. Los estudiantes configuran una cadena de herramientas funcional antes de escribir su primer programa.

Lección 1 • Configuración de Pines de Entrada

Aborda las entradas flotantes, las resistencias pull-up y pull-down, y las entradas con disparador Schmitt. Una configuración de entrada adecuada previene lecturas falsas inducidas por ruido.

Lección 2 • Técnicas de Antirrebote de Interruptores

Enseña métodos de hardware y software para eliminar el rebote mecánico de los interruptores. Un antirrebote confiable es esencial antes de implementar entradas controladas por interrupciones.

Lección 3 • Configuración de Pines de Salida

Cubre los modos de salida push-pull y drenador abierto, la capacidad de corriente y la velocidad de conmutación. Los estudiantes configuran pines para controlar LEDs, relevadores y señales lógicas correctamente.

Lección 4 • Circuitos de Control de LEDs e Indicadores

Cubre el cálculo de la resistencia limitadora de corriente, arreglos de LEDs multiplexados y charlieplexing. Los estudiantes construyen circuitos indicadores prácticos que se usarán en capítulos posteriores del proyecto.

Lección 1 • Gestión de Latencia y Prioridad de Interrupciones

Analiza las fuentes de latencia de interrupción y las estrategias para cumplir con los plazos de tiempo real. Las decisiones de asignación de prioridad afectan directamente la capacidad de respuesta del sistema.

Lección 2 • Configuración de Interrupciones Externas

Configura interrupciones externas por flanco y por nivel en pines GPIO. Los estudiantes reemplazan los bucles de sondeo con un manejo eficiente de entradas por interrupción.

Lección 3 • Banderas de Software y Procesamiento Diferido

Introduce el procesamiento basado en banderas en el bucle principal para descargar trabajo de las ISRs. Este patrón escala al modelo de tareas RTOS que se presenta en capítulos posteriores.

Lección 4 • Arquitectura del Sistema de Interrupciones

Explica los vectores de interrupción, el controlador de interrupciones y los niveles de prioridad. Esta arquitectura es la base de cada técnica orientada a eventos que se enseña en el capítulo.

Lección 1 • Configuración del Temporizador Watchdog

Configura el temporizador watchdog para reiniciar el sistema ante un bloqueo del firmware. La integración del watchdog es una práctica de fiabilidad obligatoria para sistemas embebidos desplegados.

Lección 2 • Generación de Señales PWM

Configura los modos PWM rápido y de fase corregida para controlar el ciclo de trabajo y la frecuencia. La salida PWM controla motores, atenuadores y señales de audio en los capítulos del proyecto.

Lección 3 • Generación de Retardos de Tiempo Precisos

Implementa retardos bloqueantes y no bloqueantes usando desbordamiento de temporizador y eventos de coincidencia por comparación. Los retardos no bloqueantes reemplazan los bucles de espera ocupada en firmware reactivo.

Lección 4 • Arquitectura de Hardware del Temporizador

Describe los preescaladores, registros contadores y unidades de comparación/captura dentro de un periférico temporizador. La comprensión arquitectónica permite la selección correcta del modo del temporizador.

Lección 1 • Comunicación Asíncrona UART

Configura la tasa de baudios, el formato de trama y el control de flujo para la transmisión UART. UART es el protocolo serial más simple y la base para la comparación de protocolos.

Lección 2 • Protocolo Síncrono SPI

Explica los roles de maestro y esclavo SPI, la polaridad del reloj y los modos de fase. Los estudiantes interactúan con memoria flash SPI y módulos de visualización utilizados en los capítulos del proyecto.

Lección 3 • Protocolo de Dos Hilos I2C

Cubre las condiciones de inicio/parada I2C, el direccionamiento y el manejo de ACK/NACK. Las habilidades de gestión de bus multi-dispositivo se aplican directamente a diseños de concentradores de sensores.

Lección 4 • Búferes Circulares para Datos Seriales

Implementa búferes circulares para desacoplar la recepción de datos de la ISR del procesamiento del bucle principal. El diseño del búfer previene la pérdida de datos a altas tasas de baudios y velocidades de bus.

Lección 1 • Reducción de Ruido y Promediado

Aplica sobremuestreo, diezmado y filtros de media móvil para reducir el ruido del ADC. Estas técnicas mejoran la resolución de la medición más allá de los límites del hardware.

Lección 2 • Arquitectura y Configuración del ADC

Explica el funcionamiento del ADC de aproximaciones sucesivas, el voltaje de referencia y la resolución. Una configuración correcta es un prerrequisito para la adquisición precisa de datos del sensor.

Lección 3 • Salida DAC y Generación de Formas de Onda

Configura el periférico DAC para producir voltajes de referencia de DC y formas de onda arbitrarias. La salida DAC controla actuadores y circuitos de audio en el trabajo del proyecto.

Lección 4 • Modos de Muestreo y Disparo del ADC

Configura los modos único, continuo y de barrido con disparos por temporizador y software. El muestreo disparado sincroniza la adquisición de datos con eventos del sistema.

Lección 1 • Reloj en Tiempo Real y Despertar Programado

Utiliza el periférico RTC para programar eventos de despertar periódicos desde la suspensión profunda. La programación basada en RTC permite nodos de sensores con ciclo de trabajo y una larga duración de la batería.

Lección 2 • Control de Reloj de Periféricos

Deshabilita los relojes de periféricos no utilizados a través de los registros de control de reloj para reducir el consumo dinámico. El control de reloj complementa los modos de suspensión para una gestión de energía más detallada.

Lección 3 • Escalado de Voltaje y Reducción de Frecuencia

Reduce el voltaje del núcleo y la frecuencia de la CPU en tiempo de ejecución para disminuir la disipación de energía dinámica. Los estudiantes implementan el escalado dinámico de voltaje y frecuencia en el firmware.

Lección 4 • Análisis de Consumo de Energía

Mide la corriente activa, inactiva y de suspensión usando hojas de datos e instrumentos de laboratorio. Un presupuesto de energía preciso es la base del diseño de sistemas de bajo consumo.

Lección 1 • Mecanismos de Comunicación entre Tareas

Utiliza colas, semáforos y mutexes para compartir datos y sincronizar tareas de forma segura. Estas primitivas previenen las condiciones de carrera identificadas en el capítulo de interrupciones.

Lección 2 • Patrones de Diseño de Máquinas de Estados

Implementa máquinas de estados finitos para gestionar flujos de control complejos sin bloqueos. Los patrones FSM reemplazan los condicionales anidados en contextos de interrupción y RTOS.

Lección 3 • Conceptos de RTOS y Gestión de Tareas

Introduce el planificador del RTOS, las tareas, las prioridades y el cambio de contexto. El diseño basado en tareas permite la gestión concurrente de periféricos en aplicaciones complejas.

Lección 4 • Arquitectura de Firmware en Capas

Organiza el código en capas de abstracción de hardware, controlador, middleware y aplicación. La división en capas reduce el acoplamiento y simplifica las pruebas y la portabilidad entre plataformas.