• Author / Uploaded
• Juan Camilo Naranjo

Citation preview

4.- El mercado de los microcontroladores. Existe una gran diversidad de microcontroladores. Quizá la clasificación más importante sea entre microcontroladores de 4, 8, 16 ó 32 bits. Aunque las prestaciones de los microcontroladores de 16 y 32 bits son superiores a los de 4 y 8 bits, la realidad es que los microcontroladores de 8 bits dominan el mercado y los de 4 bits se resisten a desaparecer. La razón de esta tendencia es que los microcontroladores de 4 y 8 bits son apropiados para la gran mayoría de las aplicaciones, lo que hace absurdo emplear micros más potentes y consecuentemente más caros. Uno de los sectores que más tira del mercado del microcontrolador es el mercado automovilístico. De hecho, algunas de las familias de microcontroladores actuales

se

desarrollaron

pensando

en

este

sector,

siendo

modificadas

posteriormente para adaptarse a sistemas más genéricos. El mercado del automóvil es además uno de los más exigentes: los componentes electrónicos deben operar bajo condiciones extremas de vibraciones, choques, ruido, etc. y seguir siendo fiables. En cuanto a las técnicas de fabricación, cabe decir que prácticamente la totalidad de los microcontroladores actuales se fabrican con tecnología CMOS 4 (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Esta tecnología supera a las técnicas anteriores por su bajo consumo y alta inmunidad al ruido. La distribución de las ventas según su aplicación es la siguiente: Una 30% se absorbe en las aplicaciones relacionadas con los computadores y sus periféricos. Otro 25% se utiliza en las aplicaciones de consumo (electrodomésticos, juegos, TV, vídeo, etc.) El 20% de las ventas mundiales se destinó al área de las comunicaciones. Un 15% fue empleado en aplicaciones industriales. El resto de los microcontroladores vendidos en el mundo, aproximadamente un 10% fueron adquiridos por las industrias de automoción. También los modernos microcontroladores de 32 bits van afianzando sus posiciones en el mercado, siendo las áreas de más interés el procesamiento de

imágenes, las comunicaciones, las aplicaciones militares, los procesos industriales y el control de los dispositivos de almacenamiento masivo de datos.

5.- Arquitectura básica Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de von Neumann, en la actualidad se impone la arquitectura Harvard. La arquitectura de von Neumann se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (direcciones, datos y control). La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una, que contiene sólo instrucciones y otra, sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.

5.1. El procesador o UCP Es el elemento más importante del microcontrolador y determina sus principales características, tanto a nivel hardware como software. Se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica dicha instrucción, así como la búsqueda de los operandos y el almacenamiento del resultado. Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y funcionalidad de los procesadores actuales. CISC: Un gran número de procesadores usados en los microcontroladores están basados en la filosofía CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo). Disponen de más de 80 instrucciones máquina en su repertorio, algunas

de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos para su ejecución. Una ventaja de los procesadores CISC es que ofrecen al programador instrucciones complejas que actúan como macros. RISC: Tanto la industria de los computadores comerciales como la de los microcontroladores están decantándose hacia la filosofía RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de instrucciones máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador. SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico): En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es "específico", es decir, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista. 5.2. Memoria En los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos está integrada en el propio chip. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a contener el conjunto de instrucciones que ejecuta la aplicación. Otra parte de memoria es del tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las variables y los datos. Según el tipo de memoria ROM que dispongan los microcontroladores, la aplicación y utilización de los mismos es diferente. Las cinco versiones de memoria no volátil que se pueden encontrar en los microcontroladores del mercado son: 1º. ROM con máscara Es una memoria no volátil de sólo lectura cuyo contenido se graba durante la fabricación del chip. El elevado coste del diseño de la máscara sólo hace aconsejable el empleo de los microcontroladores con este tipo de memoria cuando se precisan grandes cantidades de los mismos. 2ª. OTP

Es una memoria no volátil de sólo lectura "programable una sola vez" por el usuario. OTP (One Time Programmable). La versión OTP es recomendable cuando la tirada del producto es baja , o bien, en la construcción de prototipos y series muy pequeñas. 3ª EPROM Los microcontroladores que disponen de memoria EPROM (Erasable Programmable Read OnIy Memory) pueden borrarse y grabarse muchas veces. Si se desea borrar el contenido, disponen de una ventana de cristal en su superficie por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios minutos. Las cápsulas son de material cerámico y son más caros que los microcontroladores con memoria OTP que están hechos generalmente con plástico. 4ª EEPROM Se trata de memorias de sólo lectura, programables y borrables eléctricamente EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory). No disponen de ventana de cristal en la superficie. Los microcontroladores dotados de memoria EEPROM una vez instalados en el circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser retirados de dicho circuito. Para ello se usan "grabadores en circuito" que confieren una gran flexibilidad y rapidez a la hora de realizar modificaciones en el programa de trabajo. El número de veces que puede grabarse y borrarse una memoria EEPROM es finito, por lo que no es recomendable una reprogramación continua. Este tipo de memoria es relativamente lenta. 5ª FLASH Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar, es programable en el circuito, es más rápida que la EEPROM y tolera más ciclos de escritura/borrado.

5.3. Puertas de Entrada y Salida La principal utilidad de las líneas de E/S es comunicar al computador interno con los periféricos exteriores. Según los controladores de periféricos que posea cada modelo de microcontrolador, las líneas de E/S se destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y control. Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente esta tarea, entre los que destacan: UART, adaptador de comunicación serie asíncrona. USART, adaptador de comunicación serie síncrona y asíncrona Puerta paralela esclava, para poder conectarse con los buses de otros microprocesadores. USB (Universal Serial Bus), bus moderno serie para los PC. Bus I2C, interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips. CAN (Controller Area Network), para permitir la adaptación con redes de conexionado multiplexado desarrollado conjuntamente por Bosch e Intel para el cableado de dispositivos en automóviles. 5.4. Reloj principal Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que sincroniza de todas las operaciones del sistema. Generalmente, el circuito de reloj está incorporado en el microcontrolador y sólo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo. 5.5. Recursos auxiliares Cada fabricante oferta numerosas versiones de una arquitectura básica de microcontrolador. En algunas amplía las capacidades de las memorias, en otras incorpora nuevos recursos, en otras reduce las prestaciones al mínimo para

aplicaciones muy simples, etc. La labor del diseñador es encontrar el modelo mínimo que satisfaga todos los requerimientos de su aplicación. De esta forma, minimizará el coste, el hardware y el software. Los principales recursos específicos que incorporan los microcontroladores son: • Temporizadores o "Timers". Se emplean para controlar periodos de tiempo (temporizadores) y para llevar la cuenta de acontecimientos que suceden en el exterior (contadores). • Perro guardián o "Watchdog". Temporizador que cuando se bloquea el sistema, provoca un reset automáticamente. • Protección ante fallo de alimentación o "Brownout". Se trata de un circuito que resetea al microcontrolador cuando el voltaje de alimentación (VDD) es inferior a un voltaje mínimo ("brownout"). • Estado de reposo o de bajo consumo. Para ahorrar energía cuando el microcontrolador no está funcionando, éstos disponen de una instrucción especial (SLEEP en los PIC), que les pasa al estado de reposo o de bajo consumo, en el cual los requerimientos de potencia son mínimos. Al activarse

una

interrupción

ocasionada

por

el

acontecimiento

esperado,

el

microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo. • Conversor A/D (CAD). Los microcontroladores que incorporan un Conversor A/D (Analógico/Digital) pueden procesar señales analógicas. • Conversor D/A (CDA). Transforma los datos digitales obtenidos del procesamiento del computador en su correspondiente señal analógica. • Comparador analógico.

Algunos modelos de microcontroladores disponen internamente de un Amplificador Operacional que actúa como comparador entre una señal fija de referencia y otra variable. La salida del comparador proporciona un nivel lógico 1 ó 0 según una señal sea mayor o menor que la otra. • Modulador de anchura de impulsos o PWM. Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable.

6.- ¿Qué microcontrolador emplear? A la hora de escoger el microcontrolador a emplear hay que tener en cuenta multitud de factores, como la documentación y herramientas de desarrollo disponibles y su precio, la cantidad de fabricantes que lo producen y por supuesto las características del microcontrolador (tipo de memoria de programa, número de temporizadores, interrupciones, etc.): Costes. Para el fabricante que usa el microcontrolador en su producto una diferencia de precio en el microcontrolador de algunos céntimos es importante (el consumidor deberá pagar además el coste del empaquetado, el de los otros componentes, el diseño del hardware y el desarrollo del software). Si el fabricante desea reducir costes debe tener en cuenta las herramientas de apoyo con que va a contar: emuladores, simuladores, ensambladores, compiladores, etc. Es habitual que muchos de ellos siempre se decanten por microcontroladores pertenecientes a una única familia. Aplicación. Antes de seleccionar un microcontrolador es imprescindible analizar los requisitos de la aplicación: • Procesamiento de datos: puede ser necesario que el microcontrolador realice cálculos críticos en un tiempo limitado. En ese caso debemos asegurarnos de seleccionar un dispositivo suficientemente rápido para ello. Por otro lado, habrá que tener en cuenta la precisión de los datos a manejar: si no es suficiente con un microcontrolador de 8 bits, puede ser necesario acudir a microcontroladores de 16 ó 32 bits, o incluso a hardware de coma flotante. • Entrada Salida: para determinar las necesidades de Entrada/Salida del sistema es conveniente conocer el diagrama de bloques del mismo, de tal forma que sea sencillo identificar la cantidad y tipo de señales a controlar. Una vez realizado este

análisis puede ser necesario añadir periféricos externos o cambiar a otro microcontrolador más adecuado a ese sistema. • Consumo: algunos productos que incorporan microcontroladores están alimentados con baterías. Lo más conveniente en un caso como éste puede ser que el microcontrolador esté en estado de bajo consumo pero que despierte ante la activación de una señal (una interrupción) y ejecute el programa adecuado para procesarla. • Memoria: El tipo de memoria a emplear vendrá determinado por el volumen de ventas previsto del producto: de menor a mayor volumen será conveniente emplear EPROM, OTP y ROM. En cuanto a la cantidad de memoria necesaria deberemos hacer una estimación de cuánta memoria volátil y no volátil es necesaria y si es conveniente disponer de memoria no volátil modificable. • Ancho de palabra: el criterio de diseño debe ser seleccionar el microcontrolador de menor ancho de palabra que satisface los requerimientos de la aplicación. Usar un microcontrolador de 4 bits supondrá una reducción en los costes importante, mientras que uno de 8 bits puede ser el más adecuado si el ancho de los datos es de un byte. Los microcontroladores de 16 y 32 bits, debido a su elevado coste, deben reservarse para aplicaciones que requieran altas prestaciones (Entrada/Salida potente o espacio de direccionamiento muy elevado). • Diseño de la placa: la selección de un microcontrolador concreto condicionará el diseño de la placa de circuitos. Deberá tenerse en cuenta el encapsulado del mismo, de los cuales podemos encontrar: Encapsulado DIP o DIL, Este es el encapsulado más empleado en montaje por taladro pasante en placa. Este puede ser cerámico (marrón) o de plástico (negro). Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen, en los circuitos integrados es de vital importancia este dato, así en este tipo el estándar se establece en 0,1 pulgadas (2,54mm). Se suelen fabricar a partir de 4, 6, 8, 14, 16, 22, 24, 28, 32, 40, 48, 64 patillas, estos son los que más se utilizan. Otra norma que también suele cumplirse se refiere a la identificación de la numeración de las patillas o pines: la patilla número uno se encuentra en un extremo

señalada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj), mirando al integrado desde arriba. Por regla general, en todos los encapsulados aparece la denominación del integrado, así como, los códigos particulares de cada fabricante.

Encapsulado FLAT-PACK, se diseñan para ser soldados en máquinas automáticas o semiautomáticas, ya que por la disposición de sus patillas se pueden soldar por puntos. El material con el que se fabrican es cerámico. La numeración de sus patillas es exactamente igual al anterior. La distancia entre patillas es de 1,27mm, la mitad que en los DIP.

Encapsulado SOIC, Circuito integrado de pequeño contorno. Son los más populares en los circuitos de lógica combinacional, tanto en TTL como en CMOS. Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso, en un área denominada footprint. La distancia entre patillas es de 1,27mm (0,05"). La numeración de los pines es exactamente igual a los casos anteriores.

Encapsulado LPCC, Se emplea en técnicas de montaje superficial pero, generalmente, montados en zócalos, esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difícil de verificar con garantías. Esto permite su uso en técnicas de montaje convencional. Se fabrican en material plástico. En este caso la numeración de sus patillas varía respecto de los anteriores. El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado, que coincide con el lado de la cápsula que acaba en esquina, y siguiendo en sentido antihorario. La distancia entre terminales es de 1,27mm.

Encapsulado LCCC, Al igual que el anterior se monta en zócalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante. Se fabrica en material cerámico. Los encapsulados que aparecen en este tema son los más importantes y los más utilizados. Como es lógico esta es una pequeña selección de la infinidad de tipos de cápsulas que existen.

7.- Tablas comparativas. Llegados a este punto y con toda la información que poseemos hasta aquí, cabe preguntarse cual de todos estos microcontroladores es el “mejor” si es que es posible definir alguno de ellos como tal. Existen diversos fabricantes y multitud de modelos que dificultan esta tarea, aun así, podemos establecer ciertos criterios de comparación que nos la facilitan. El modelo jerárquico de que se ha establecido en este documento es el siguiente:

· Principales Marcas: Según volumen de ventas y diversidad de modelos podemos establecer como principales a los siguientes fabricantes: · Microchip Technology Corp.

· STMicroelectronics · Atmel Corp. · Motorola Semiconductors Corp. Como se puede apreciar en las siguientes gráficas basadas en datos referentes a ventas, crecimientos de empresa anuales, cuotas de mercado y capitalización bursátil referentes al mercado de los circuitos integrados, compañías como Microchip, Motorola y Atmel son susceptibles de mención y estudio debido a su especialización en el área de los microcontroladores.

Ventas Comerciales

ST Microelectronics Texas Instruments

3500

Infineon Technologies Intel Corp

3000

Royal Philips Electronics 2500

Analog Devices 2000

National Semiconductors Motorola Semiconductors

1500

Toshiba 1000

Microchip NEC Corp.

500

Mitsubishi

0 1

Hitachi Corp

Empresas

Atmel Corporation

Capitalización Bursátil

Texas Instruments Royal Philips Electronics $35.000,00

Motorola Semiconductors

ST Microelectronics

$30.000,00

Hitachi Corp

$25.000,00

Analog Devices $20.000,00

Mitsubishi NEC Corp.

$15.000,00

Infineon Technologies

$10.000,00

Microchip $5.000,00

Toshiba National Semiconductors

$0,00 1

Atmel Corporation

Empresas

Una vez catalogadas y escogidas las empresas a tratar vamos a clasificar las familias de microcontroladores según su ancho de palabra, es decir 8, 16 y 32 bits. En primer lugar expondremos unas tablas con los microcontroladores más significativos de 8 bits de Motorola.

Devices 68HC705B16 68HC705KJ1 68HC05P18A 68HC05X32 68HC705X32 68HC05X16 68HC705X4 68HC705JJ7 68HC05JP6 68HC705JP7 68HC05PV8A 68HC805PV8 68HC05J5A 68HC705J5A

Internal RAM 352 64 192 528 528 352 176 224 224 224 192 192 128 128

M68HC05 Family Mask ROM EEPROM 256 8064 128 31232 528 256 15102 256 4096 6160 7936 7936 2560 -

M68HC08 Family

EPROM 1240 31232 6160 6160 -

OTPROM 15360 2560

Max Bus Frequency 4, 2.1 4, 2.1 4, 2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.1, 1.05 2.1, 1.05 2.1, 1.05 2.1 2.1 2.1 2.1

Devices 68HC908AS60 68HC908AZ60A 68HC908GR4 68HC908GP32 68HC908MR16 68HC908MR32 68HC908MR8 68HC908GT8 68HC908GT16 68HC908LJ12 68HC908SR12 68HC908KX2 68HC908KX8

Internal RAM 2048 2048 384 512 768 768 256 512 512 512 512 192 192

Mask ROM -

EEPROM 1024 1024 -

Flash 61872 61744 4096 32256 16128 16128, 32256 7860 7680 15872 12288 12288 2048 7680

Max Bus Frequency 8.4 8.4 8.2, 8, 4.1 8.2, 4.1 8.2 8.2 8.2 4, 8 4, 8 4, 8 4, 8 4, 8 4, 8

M68HC11 Family Devices 68HC11F1 68HC711E9 68HC11KS1 68HC711E20 68HC11K0 68HC11K1 68HC711KS2 68HC11P1 68HC11P2 68HC11E9 68HC11E0 68HC11E1 68HC11D0 68HC711D3

Internal RAM 1024 512 1024 768 768 768 1024 1024 1024 512 512 512 192 192

Mask ROM 32768 12288 -

EEPROM 512 512 640 512 640 640 640 640 512 512 -

EPROM 32768 -

OTPROM 12288 20480 32768 4096

Max Bus Frequency 5, 4, 3, 2 4, 3, 2, 1 4, 3, 2 4, 3, 2 4, 3, 2 4, 3, 2 4, 3 4, 3 4, 3 3, 2, 1 3, 2 3, 2 3, 2 3, 2

De todas las tablas comparativas expuestas de los microcontroladores de 8 bits de Motorola, cabe señalar que la familia más utilizada por velocidad, memoria y precio es la M68HC11.

Análogamente expondremos las familias de 8 bits de Atmel.

Device ATmega128 ATmega64 ATmega32 ATmega16 ATmega162

Atmel AVR 8 bits Flash (Kbytes) EEPROM (Kbytes) 128 64 32 16 16

4 2 1 0,5 0,5

SRAM (bytes)

F.max (MHz)

4096 4096 2048 1024 1024

16 16 16 16 16

ATmega169 ATmega8 ATmega8515 ATmega8535

Device

16 8 8 8

0,5 0,5 0,5 0,5

Atmel AT91 8 bits Flash (Kbytes) Mask ROM (Kbytes)

1024 1024 512 512

16 16 16 16

SRAM (Kbytes)

F.typ (MHz)

-

256 256 256

82 82 82

-

8

47

-

8

41

-

136 136

40 40

AT91M40807

128

8

38

AT91M42800A

-

8

38

AT91M43300

-

3

29

AT91M63200

-

3

29

RAM

F.max (MHz)

-

66 66 66 60 60 60 40 40 40 33 33 33 26 25

AT91FR40162 AT91FR4042 AT91R40008

2048 512

AT91M40800 AT91M55800A AT91FR4081 AT91R40807

Device AT83C5111 AT83C5112 AT87C5111 AT80C5112 AT83C51RB2 AT83C51RC2 T89C51RD2 AT89C51RC2 T89C51AC2 AT89C51RC AT89C55WD AT89C52 AT89C4051 AT89C2051

1024

Atmel 8051 8 bits Flash (Kbytes) ROM (Kbytes) 64 32 32 32 20 8 4 2

16 32 2 2 -

Actualmente los microcontroladores que son más requeridos por el consumo doméstico son los de la familia 8051, aunque cabe destacar la AVR debido a las prestaciones que ofrecen. A continuación presentamos las familias de STMicroelectronics.

Devices ST52400F2 ST52400G2 ST52400F3 ST52400G3 ST52410G1 ST52410G2 ST52420G1 ST52420G2 ST52430K2 ST52430K3 ST52440F2 ST52440G2 ST52440F3 ST52440G3

Devices ST6200C ST6203C ST6201C ST6252C ST6262C ST6210C ST6220C ST6260C ST6225C ST6265C ST6230B

Devices ST72651AR6 ST72321J9 ST72321AR9 ST72321R9 ST72521AR9 ST72521M9 ST72521R9 ST72311R9 ST72511R9 ST72F561J9 ST72F561K9 ST72F561R9 ST72324K6 ST72324J6 ST72321AR6

ST5 Family RAM (Bytes) 256b 256b 256b 256b 128b 128b 128b 128b 256b 256b 256b 256b 256b 256b ST6 Family RAM 64 64 64 128 128 64 64 128 64 128 192

ST7 Family RAM 5K 2K 2K 2K 2K 2K 2K 2K 2K 2K 2K 2K 1K 1K 1K

Supply Voltage

Speed

2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5V 2.7 to 5.5 V 2.7 to 5.5V 4.5 to 5.5 V 4.5 to 5.5 V 4.5 to 5.5 V 4.5 to 5.5 V

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Supply Voltage

Speed

3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V 3.0V to 6V

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

Supply Voltage

Speed

2.7 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.0 to 5.5V 3.0 to 5.5V 4.5V to 5.5V 4.5V to 5.5V 4.5V to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V 3.8 to 5.5V

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

ST9 Family RAM

Devices ST92F150CR1 ST92F124R9

4K 2K

Supply Voltage

Speed

4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V

25 25

La familia con más diversidad y la más utilizada en todo tipo de aplicaciones debido a su relación prestaciones-precio as la ST7. Quizá de todos los fabricantes expuestos, Microchip es el que más diversidad posee, cuenta actualmente con 159 microcontroladores distintos (además de todas sus versiones según encapsulado). Mostraremos a continuación los más significativos, aunque quizá el buque insignia sea el PIC16F84.

Device PIC16F630 PIC16F676 PIC12F629 PIC12F675 PIC12C671 PIC12C672 PIC12CE673 PIC12CE674

PIC12 Microcontroller Family Data RAM ADC 64 64 64 64 128 128 128 128

10 4 4 4 4 4

ROM

Speed

1024 1024 1024 1024 1024 2048 1024 2048

20 20 20 20 10 10 10 10

PIC16 Microcontroller Family Device PIC16C66 PIC16C67 PIC16C76 PIC16F76 PIC16F77 PIC16F876 PIC16F876A PIC16F87 PIC16F88 PIC16F737 PIC16F747 PIC16F767 PIC16F777 PIC16F84A

Data RAM

ADC

Words

Speed

368 368 368 368 368 368 368 368 368 368 368 368 368 68

5 5 8 8 5 7 11 14 11 14 -

8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 4096 4096 4096 8192 8192 8192 1024

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Pic17 Microcontroller Family

Device PIC17C756A PIC17C766 PIC17C752 PIC17C762 PIC17C43 PIC17CR43 PIC17C44 PIC17C42A

Data RAM 902 902 678 678 454 454 454 232

ADC 12 16 12 16 -

Words 16384 16384 8192 8192 4096 4096 8192 2048

Speed 33 33 33 33 33 33 33 33

Words 8192 16384 8192 8192 16384 12288 16384 4096 8192

Speed 40 40 40 40 40 40 40 40 40

Pic18 Microcontroller Family Device PIC18C242 PIC18C252 PIC18F242 PIC18F248 PIC18F252 PIC18F2539 PIC18F258 PIC18F2331 PIC18F2431

Data RAM 512 1536 768 768 1536 1400 1536 512 768

ADC 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Los microcontroladores de 16 bits a pesar de no ser tan cotidianos como los de 8 bits deben ser contemplados debido a la tendencia a ser utilizados cada vez más en aplicaciones en que los datos requieren más precisión (instrumentación, operaciones matemáticas complejas, etc.). A continuación presentamos las familias de microcontroladores de 16Bits de la compañía franco-italiana ST Microelectronics. ST5 16bits Family Devices

RAM

Supply Voltage

Speed

ST52500F2 ST52500G2 ST52500Y2 ST52500F3 ST52500G3 ST52500Y3 ST52503F2 ST52503G2 ST52503Y2 ST52503F3 ST52503G3 ST52503Y3 ST52510F2 ST52510G2

512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b 512b

2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V 2.4 to 5.5 V

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

ST52510Y2

512b

2.4 to 5.5 V

10

ST9 16 bits Family Devices ST92F150CV1 ST92F150JDV1 ST92F250CV2 ST92F124V1

RAM

Supply Voltage

Speed

4K 6K 8K 4K

4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V

25 25 25 25

ST10 16 bits Family Devices ST10R272LTx ST10R172LTx ST10R167-Qx ST10F269Z2Tx ST10F269Z2Qx ST10F269Z1Tx ST10F269Z1Qx ST10F168SQx

RAM 1K 1K 4K 12K 12K 12K 12K 8K

Supply Voltage 3.3V 3.3V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V 4.5 to 5.5V

Speed 50 50 25 40 40 40 40 25

Motorola también apuesta por esta tecnología en auge con sus familias de microcontroladores Motorola de 16 Bits. HCS12 Family Devices MC9S12A256B MC9S12DG256B MC9S12DJ256B MC9S12DP256B MC9S12DT256B MC9S12A128B MC9S12DB128B MC9S12DG128B MC9S12DJ128B MC9S12DT128B MC9S12A64 MC9S12D64 MC9S12DJ64 MC9S12H256

Internal RAM 12288 12288 12288 12288 12288 8192 8192 8192 8192 8192 4000 4000 4000 12288

Mask ROM -

EEPROM 4096 4096 4096 4096 4096 2048 2048 2048 2048 2048 1000 1000 1000 4096

Flash 262144 262144 262144 262144 262144 131072 131072 131072 131072 131072 64000 64000 64000 262144

Max Bus Frequency 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 16

Flash

Max Bus Frequency

M68HC12 Family Devices

Internal RAM

Mask ROM

EEPROM

68HC912DG128A 68HC912DT128A 68HC912D60 68HC912B32 68HC912BC32 68HC12BC32 68HC12BE32 68HC812A4

8000 8000 2000 1000 1000 1000 1000 1024

32000 32000 -

2000 2000 1000 768 768 768 768 4096

128000 128000 60000 32000 32000 -

8 8 8 8 8 8 8 2

Aunque todavía no existe gran demanda de ellos y los fabricantes son un poco reacios a esta tendencia, los microcontroladores de 32 bits ganan terreno día a día gracias a aplicaciones concretas que poco a poco se van haciendo más cotidianas como por ejemplo; procesamiento de imágenes, videoconferencia, etc. Familias de microcontroladores de ST Microelectronic 32 Bits. ST40 Family Devices ST40RA150XHA ST40RA166XHx ST40RA200XH1

RAM 64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit 64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit 64 bit wide SDRAM/DDR support to 256MBit

Supply Voltage 1.8 to 3.3V 1.8 to 3.3V 1.8 to 3.3V

Speed 150 166 200

Familias de microcontroladores de Motorola 32 Bits. MPC500 Microcontrollers Devices MPC561 MPC562 MPC566 MPC535 MPC536 MPC533 MPC534 MPC555

Max Operating Frequency 40, 56 40, 56 40, 56 40 40 40 40 40

Integrated Memory Controller EEPROM, EPROM, SRAM EPROM, SRAM EPROM, SRAM SRAM, EPROM SRAM, EPRAM SRAM, EPROM SRAM, EPROM EEPROM, EPROM, SRAM

Internal Flash 448

Internal RAM 32 32 32 36 36 32 32 26

Max External Bus Speed 40, 56 40, 56 40, 56 40 40 40 40 40

Como se puede apreciar en estas últimas tablas, suelen ser microcontroladores muy rápidos si los comparamos con los de 8 bits además de ser capaces de direccional y gestionar grandes volúmenes de memoria. En nuestra vida cotidiana encontramos multitud de microcontroladores, en electrodomésticos, teléfonos, etc. Algunos de ellos deben superar unos estrictos controles de calidad, especialmente los orientados al sector del automóvil, ya que

estos pueden controlar elementos vitales del vehículo, como pueden ser el ABS, la Inyección Electrónica, Control de estabilidad, etc. Podemos concluir con una pequeña tabla comparativa de microcontroladores considerados los mejores de cada fabricante con la finalidad de hacernos una idea aproximada sobre los buque insignia de cada marca. Devices

Internal RAM

Max Bus Frequency

Speed

Supplier

68HC11F1 ST92F150CR1 PIC18F2539 ATmega128

1024 4096 1400 4096

5, 4, 3, 2 -

25 40 16

Motorola ST Microchip Atmel

Esta valoración es a groso modo, basándonos en capacidad de RAM y Velocidad de trabajo del microcontrolador, ya que dependiendo de cada aplicación necesitaremos profundizar en la elección de nuestro micro pensando en parámetros como memoria flash, precios, encapsulado, compatibilidades (CAN, USB, UART, etc.), número de puertas E/S, etc.

8.- Otros microcontroladores. Existen multitud de fabricantes de microcontroladores que suelen producir integrados muy específicos para determinadas aplicaciones especializadas, algunos de ellos son: Fabricante

Especialidad

Mas Info

Microcontroladores CompactRISC Y COP8, Fabrica un excelente microcontrolador de muy poco consume, el CompactRISC, con disponibilidad de modelos que incluyen Bluetooth, USB y CAN. ZILOG: Pioneros del venerable Z80, actualmente enfocan su trabajo hacia el Z8 Encore! Flash y eZ80.

http://www.national.com

Fabricante de DSP’s de 16 y 32 bits incluyendo sus herramientas de desarrollo. Amplia variedad de componentes analógicos de precision. Familia de Microcontroladores rápidos basados en 8051 incluyendo conversores A/D y sistemas de depurado.

http://www.analog.com

http://www.zilog.com

http://www.cygnal.com

Microcontroladores Flash Rápidos basados en 8051 añadiendo una bateria para mantener los datos en la SRAM. Extensas herramientas de desarrollo. Líder mundial en DSP’s. Produce también microcontroladores de 16 bits de bajo consumo, componentes analógicos, gíreles, productos de telecomunicaciones.

http://www.maxim-ic.com

http://www.ti.com

9.- Conclusiones. Los Microcontroladores de 8 bits continúan siendo el producto más consumido entre los integrados debido a la facilidad de programación en aplicaciones de usuario final, reproductores/grabadores de DVD, dispositivos de control remoto, cámaras digitales, sistemas de sonido, teclados y otros. Continúa siendo atractivo gracias a su bajo coste, su capacidad de grabación onchip y ciertas características que facilitan producir una aplicación final. En este documento no se hace mención a los microcontroladores de 4 bits debido y su progresiva y rápida sustitución por dispositivos más rápidos, con mejores prestaciones y el mismo coste. Referente a los micros de 16 y 32 bits podemos pensar que estarán en pleno auge en un corto periodo de tiempo debido entre otros valores al aumento cuantitativo y cualitativo de la información que manejamos de manera cotidiana. Pensemos que ya comenzamos a utilizar comunicaciones móviles con imágenes y ya disponemos tecnologías UMTS que nos permiten realizar videoconferencias en tiempo real mediante un dispositivo móvil. Esto obviamente significará que aquella información que compartamos necesite más y más capacidad y entonces será el momento de estos microcontroladores.