Última actualización: 12/02/2024


Curso Académico: 2023/2024

Sistemas digitales basados en microprocesador
(18351)
Grado en Ingeniería Física (Plan: 434 - Estudio: 363)


Coordinador/a: SANCHEZ REILLO, RAUL

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Tecnología Electrónica

Tipo: Optativa
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
El equipo de profesores recomienda encarecidamente a los estudiantes que quieran cursar esta asignatura haber cursado previamente tanto "Electrónica Digital" como "Componentes y Circuitos Electrónicos". "Electrónica Digital" cubre la electrónica digital combinacional y secuencial, adquiriendo conocimientos sobre los bloques básicos digitales. La segunda, "Componentes y Circuitos Electrónicos", es importante para conocer los componentes electrónicos fundamentales, así como cablear una placa de prueba electrónica o protoboard y evaluar su funcionamiento usando instrumentos y equipos básicos de laboratorio. También es necesario el conocimiento sobre programación de ordenadores, por lo que se recomienda encarecidamente que los estudiantes hayan cursado las asignaturas "Programación", "Programación de Sistemas" y "Arquitectura de Sistemas" Otra asignatura que puede ayudar a los estudiantes que cursen esta asignatura es "Sistemas y Circuitos", que facilita el análisis de circuitos electrónicos.
Objetivos
El objetivo fundamental de la asignatura, es que el estudiante conozca la tecnología de microprocesadores, y cómo poder analizar y desarrollar soluciones basados en los mismos. Se aprenderá sobre microprocesadores y su arquitectura interna, así como de su uso en microcontroladores y los periféricos más habituales de los mismos. Se trabajará programando los microcontroladores utilizando lenguaje C, dentro de un entorno de desarrollo semiprofesional. También se enseñará a depurar soluciones con el fin de ser capaz de detectar errores y realizar desarrollos robustos. Partiendo de estas premisas, los objetivos parciales de la asignatura son: - Conocer la base de las distintas arquitecturas internas de microprocesadores - Conocer la ventaja del uso de microcontroladores - Aprender a utilizar un sistema integrado de desarrollo sobre microcontroladores - Aplicar lenguajes de programación de medio/alto nivel al uso de microprocesadores/microcontroladores - Aprender a utilizar los periféricos más comunes de un microcontrolador comercial - Ser capaz de analizar soluciones basadas en microprocesador/microcontrolador - Ser capaz de diseñar soluciones basadas en microprocesador/microcontrolador
Competencias y resultados del aprendizaje
CB1. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. CB2. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. CB3. Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. CB4. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. CB5. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. CG2. Aprender nuevos métodos y tecnologías a partir de conocimientos básicos científicos y técnicos, y tener versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. CG3. Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética, social y profesional de la actividad de ingeniero. Capacidad de liderazgo, innovación y espíritu emprendedor. CG4. Resolver problemas matemáticos, físicos, químicos, biológicos y tecnológicos que puedan plantearse en el marco de las aplicaciones de las tecnologías cuánticas, la nanotecnología, la biología, la micro- y nano-electrónica y la fotónica en diversos campos de la ingeniería. CG5. Utilizar los conocimientos teóricos y prácticos adquiridos en la definición, planteamiento y resolución de problemas en el marco del ejercicio de su profesión. CG6. Desarrollar nuevos productos y servicios basados en el uso y la explotación de las nuevas tecnologías relacionadas con la ingeniería física. CG7. Abordar posteriores estudios especializados, tanto en física como en las diversas ramas de la ingeniería. CE13. Comprender y manejar los principios físicos de estado sólido de relevancia para la ingeniería y, en concreto, de los semiconductores para su aplicación en componentes electrónicos y fotónicos, así como los fundamentos y aplicaciones de la electrónica analógica y digital y de microprocesadores. CT1. Trabajar en equipos de carácter multidisciplinar e internacional así como organizar y planificar el trabajo tomando las decisiones correctas basadas en la información disponible, reuniendo e interpretando datos relevantes para emitir juicios y pensamiento crítico dentro del área de estudio. RA1. Haber adquirido conocimientos y demostrado una comprensión profunda de los principios básicos, tanto teóricos como prácticos, así como de la metodología de trabajo en los campos de las ciencias y la tecnología, con profundidad suficiente como para poder desenvolverse con soltura en los mismos. RA2. Poder, mediante argumentos, estrategias o procedimientos desarrollados por ellos mismos, aplicar sus conocimientos y capacidades a la resolución de problemas tecnológicos complejos que requieran del uso de ideas creativas e innovadoras. RA3. Tener la capacidad de buscar, recopilar e interpretar datos e informaciones relevantes sobre las que poder fundamentar sus conclusiones incluyendo, cuando sea preciso y pertinente, la reflexión sobre asuntos de índole social, científica o ética en el ámbito de su campo de estudio. RA4. Ser capaces de desenvolverse en situaciones complejas o que requieran el desarrollo de nuevas soluciones tanto en el ámbito académico como laboral o profesional dentro de su campo de estudio. RA6. Ser capaces de identificar sus propias carencias y necesidades formativas en su campo de especialidad y entorno laboral-profesional y de planificar y organizar su propio aprendizaje con un alto grado de autonomía en cualquier situación.
Descripción de contenidos: Programa
1. Introducción a los sistemas digitales basados en microprocesador. 2. El Entorno de Desarrollo 2.1. Entorno de desarrollo en lenguaje C. 2.2. Librerías de C 3. Pines de entrada y salida de propósito general 4. Sistema Interrupciones y su Gestión 5. Temporizadores 6. Conversión Analógico/Digital y Digital/Analógica 7. Comunicación Serie Asíncrona 8. Comunicación Serie Síncrona 9. Funcionalidades adicionales: RTC, Watchdog, Consumo, etc. 10. Ejemplos de Diseño y Análisis 11. Arquitectura interna de un microcontrolador. 11.1. La unidad central de proceso (CPU). 11.2. Estructura de memorias. 11.3. Módulos de interfaz. 12. Programación a nivel de máquina: Ensamblador. 12.1. Instrucciones y modos de direccionamiento.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
Las anteriores competencias proporcionan determinadas habilidades como resultado del programa, a través de diferentes actividades. Para cada resultado, se describen a continuación las actividades a desarrollar durante el curso: - En el curso, se desarrollan ejercicios donde los alumnos deben completar/desarrollar sus programas para cumplir unas especificaciones. Se les pide que interpreten y desarrollen circuitos electrónicos, diagramas de bloques y diagramas de flujo. - El curso incluye ejercicios de laboratorio, donde a partir de unas especificaciones iniciales los alumnos deben hacer los diseños y desarrollos necesarios para lograr los objetivos expuestos. Los problemas planteados son una versión escalada de ejercicios de diseño de un sistema electrónico que los estudiantes tienen que resolver usando los recursos ofrecidos (Placa de desarrollo de un microcontrolador, depurador, periféricos) - Se presentan ejemplos de diseño y análisis en clase como guía para adquirir buenas prácticas de programación y técnicas de diseño electrónico adecuadas, demostrando como utilizar determinados periféricos para resolver diversos problemas. - Los estudiantes deben ser capaces de comentar sus programas, desarrollar diagramas de flujo, y capturar esquemáticos de su circuito. Esto será especialmente evaluado en el trabajo de laboratorio. - Se pide a los estudiantes que usen herramientas de diseño utilizadas en ingeniería, como el entorno de desarrollo integrado de un microcontrolador específico (IDE), el uso de una placa de desarrollo, y el depurador.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 60
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 40
Calendario de Evaluación Continua
Bibliografía básica
  • Fabricante del microcontrolador. Manual del microcontrolador en curso. Fabricante del microcontrolador.
  • Fabricante del sistema de desarrollo. Manual del sistema de desarrollo del curso . Fabricante del sistema de desarrollo.
  • Profesores de la asignatura. Colección de problemas de la asignatura. UC3M - Depto. Tecnología Electrónica.
  • Profesores de la asignatura. Apuntes, transparencias y documentación adicional de la asignatura . UC3M - Depto. Tecnología Electrónica.
Recursos electrónicosRecursos Electrónicos *
Bibliografía complementaria
  • [Clements] Alan Clements. Principles of Computer Hardware. Oxford University Press.
(*) El acceso a algunos recursos electrónicos puede estar restringido a los miembros de la comunidad universitaria mediante su validación en campus global. Si esta fuera de la Universidad, establezca una VPN


El programa de la asignatura podría sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.


Dirección web para más información: https://ocw.uc3m.es/course/view.php?id=260