Microcontroller design and concepts

Abstract

A method for microcontroller design was developed. A basic data path configuration capable of processing the microcontroller basic instruction set was developed first. Based on this configuration, a four-bit microcontroller was developed from its most basic instruction set to the most complex one. Through the design process, the microcontroller hardware evolves into a complex one as more instructions are added to the basic instruction set. More hardware is added in parallel to the basic data path configuration to make the execution of more complex instructions possible. As a result it is expected that readers become familiar with the fundamental microcontroller concepts and operations. Design steps, implementation and testing of all the microcontroller development circuits are shown graphically and explained in detail. Finally designers will have a basic guide to develop their own microcontroller using this work procedure.

Un método para el diseño de microcontroladores fue desarrollado partiendo de una configuración básica para el camino de datos que permite la ejecuci?n del grupo más sencillo de instrucciones para un microcontrolador. Usando ésta configuración básica, un microcontrolador de 4 bits fue desarrollado desde sus instrucciones más básicas hasta las más complejas. A medida que el proceso de desarrollo y evolución del microcontrolador se lleva a cabo, instrucciones más complejas se van sumando al conjunto de instrucciones básicas del microcontrolador, añadiendo circuitos en paralelo al circuito básico que forma el camino de datos que permiten que éstas nuevas instrucciones se puedan ejecutar. Como resultado el lector tendrá una guia y una idea más clara sobre los fundamentos básicos de los microcontroladores, su funcionamiento y su arquitectura. Se mostrarán de una manera grafica y explicada en detalle, los pasos de diseño, implementación y prueba de los circuitos usados en el desarrollo de microcontroladores. Finalmente los diseñadores tendrán una guia básica para desarrollar su propio microncontrolador usando el procedimiento descrito en este trabajo.