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MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEL

GAMA DE MICROCONTROLADORES Mauricio Danilo Chiliquinga Malliquinga Carrera Ingeniería Mecatrónica, Séptimo Nivel, Escuela Politécnica del Ejército Extensión Latacunga, Márquez de Maenza S/N Latacunga, Ecuador. e-mail: [email protected] Fecha de presentación: 10 de abril del 2014

RESUMEN: Los micro controladores son computadores digitales integrados en un chip que cuentan con un microprocesador o unidad de procesamiento central (CPU), una memoria para almacenar el programa, una memoria para almacenar datos y puertos de entrada salida. A diferencia de los microprocesadores de propósito general, como los que se usan en los computadores PC, los micro controladores son unidades auto suficientes y más económicas

Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (CPU), también llamada procesador de un computador. Clasificación Una característica de los microcontroladores es su Arquitectura Harvard que tiene memorias de programas y datos independientes, lo que permite que se pueda acceder de manera simultánea.

Palabras Clave.- Micro controladores, familia de Pics, Arquitectura de microcontroladores, PIC. I.

INTRODUCCIÓN

MICROCONTROLADOR Un microcontrolador es un circuito integrado que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo al que gobierna. Un microcontrolador es un circuito integrado, en cuyo interior posee toda la arquitectura de un computador, esto es CPU, memorias RAM, EEPROM, y circuitos de entrada y salida. [1]

Fig1. Arquitectura Harvard

Los microcontroladores se clasifican por el tamaño de datos que manejan, estos pueden ser de 4, 8, 16 y 32 bits. II.

Características

Con las tres gamas de PIC se dispone de gran diversidad de modelos y encapsulados, pudiendo seleccionar el que mejor se acople a las necesidades de acuerdo con el tipo y capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S y las funciones auxiliares precisas. Sin embargo, todas las versiones están construidas alrededor de una arquitectura común, un repertorio mínimo de instrucciones y un conjunto de opciones muy apreciadas, como el bajo consumo y el amplio margen del voltaje de alimentación. Existen disponibles microcontroladores sencillos y baratos para atender las aplicaciones simples y otros complejos y más costosos para las de mucha envergadura. [2]

Son diseñados para disminuir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o mas Códec de señal digital (audio y/o vídeo). [1] Diferencia entre un Microcontrolador Microprocesador.

LAS TRES GAMAS DEL PIC

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2. Perro guardián, (Watchdog) Existe un temporizador que produce un reset automáticamente si no es recargado antes que pase un tiempo prefijado. Así se evita que e! sistema quede "colgado" dado en esa situación el programa no recarga dicho temporizador y se genera un reset. 3. Código de protección Cuando se procede a realizar la grabación del programa, puede protegerse para evitar su lectura. También disponen, los PIC de posiciones reservadas para registrar números de serie, códigos de identificación, prueba, etc.

Fig2. Esquema de gamas de microcontroladores

LA GAMA BAJA: La gama baja o básica consiste en una serie de PIC de recursos limitados, pero con una de la mejores relaciones coste/prestaciones de la familia. [3]

4. Líneas de E/S de alta corriente Las líneas de E/S de los PIC pueden proporcionar o absorber una corriente de salida comprendida entre 20 y 25 mA, capaz de excitar directamente ciertos periféricos.

Sus versiones están encapsuladas con 18 y 28 patitas y pueden alimentarse a partir de una tensión de 2,5 V, lo que les hace ideales en las aplicaciones que funcionan con pilas teniendo en cuenta su bajo consumo.

5. Modo de reposo (bajo consumo o SLEEP). Ejecutando una instrucción (SLEEP), el CPU y el oscilador principal se detienen y se reduce notablemente el consumo. LA GAMA MEDIA: Estos pics responden a 35 instrucciones con 14 bits de longitud cada una, tiene una pila de 8 niveles de profundidad y tiene un vector de corrupción. Esta gama tiene en la actualidad 71 modelos diferentes, tienen de 8 a 68 patitas. [3]

Fig3. Esquema de un microcontrolador de gama baja

El aumento en número de patas significa aumento en la capacidad de memoria, en el número de periféricos y recursos integrados Al igual que todos los miembros de la familia PIC16/17, los componentes de la gama baja se caracterizan por poseer los siguientes recursos. Características 1. Sistema POR (POWER ON RESET). Fig4. Características de un microcontrolador de gama media

Todos los PIC tienen la facultad de generar una auto reinicialización o auto reset al conectarles la alimentación.

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Características

memoria de instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos.

1. Versión EPROM borrable con rayos ultravioleta. La cápsula dispone de una ventana de cristal en su superficie para permitir el borrado de la memoria de programa al someterla durante unos minutos a rayos ultravioleta procedentes de lamparas fluorescentes especiales.

Los modelos de la gama baja disponen de un repertorio de 33 instrucciones, 35 los de la gama media y casi 60 los de la alta. Todas las instrucciones de los microcontroladores de la gama baja tienen una longitud de 12 bits. Las de la gama media tienen 14 bits y más las de la gama alta. La característica de instrucciones de largo fijo beneficia la optimización del uso de zona de memoria de programa y facilita la construcción de ensambladores y compiladores.

2. Versión OTP. "Programable una sola vez". Son similares a la versión anterior, pero sin ventana y sin la posibilidad de borrar lo que se graba. 3. Versión QTP. Es el propio fabricante el que se encarga de grabar el código en todos los chips que configuran pedidos medianos y grandes. 4. Versión SQTP. El fabricante solo graba unas pocas posiciones de código para labores de identificación, numero de serie, palabra clave, checksum, etc. El temporizador TMR1 que hay en esta gama tiene un circuito oscilador que puede trabajar asíncronamente y que puede incrementarse aunque el microcontrolador se halle en el modo de reposo ("sleep"), posibilitando la implementación de un reloj en tiempo real.

Fig5. Esquema de un microcontrolador de gama alta

III. Las líneas de E/S del puerto B presentan una carga "pull-up" activada por software.

CONCLUSIÓN

El estudio de los diferentes tipos de gamas no solo es facilitar su programación y aplicabilidad funcionamiento etc, es también generara nuevas aplicaciones especificas de bajo costo.

LA GAMA ALTA: Los dispositivos PIC17C4X responden a microcontroladores de arquitectura abierta pudiéndose expansionar en el exterior al poder sacar los buses de datos, direcciones y control. Así se pueden configurar sistemas similares a los que utilizan los microprocesadores convencionales, siendo capaces de ampliar la configuración interna del PIC añadiendo nuevos dispositivos de memoria y de E/S externas. [4]

Seguir estos conceptos facilita la eficiencia de los microcontroladores de todo lo que se realiza con los ellos. Están en todos lados, controlan todo tipo de dispositivos pero al mismo tiempo tienen que ser flexibles y por eso se diferencian en gamas alta, media y baja.

Esta facultad obliga a estos componentes a tener un elevado número de patas comprendido entre 40 y 44.

En estos tipos de microcontroladores la perspectiva de estos son que seguirán evolucionando de manera progresiva a través de los años ya que estos ayudan a terminar procesos mucho más rápidamente.

Características

IV.

Admiten interrupciones, poseen puerto serie, varios temporizadores y mayores capacidades de memoria, que alcanza el 8k palabras en la

BIBLIOGRAFIA

[1] Introducción a la microcontroladores (Abril

2014) disponible en: http://microcontroladorese.galeon.com/

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[2] Carlos Canto (Marzo 2013) disponible en: http://web.ing.puc.cl/~mtorrest/downloads/pic/tut orial_pic.pdf [3] Cdkersey (Abril 2013) disponible en: http://www.mikroe.com/chapters/view/79/capitulo -1-el-mundo-de-los-microcontroladores/ [4] Valdés, F., & Pallás, R. (2007). Microcontroladores Fundamentos y aplicaciones con PIC. Marcombo Pag. 45-51.

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