Unidad 1

El microcontrolador:conceptos bsicos

Conceptos bsicos sobre microcontroladoresReferencia HistricaEn el ao 1971 la compaa de semiconductores Intel lanz al mercado el primer microprocesador, lo que supuso un cambio decisivo en las tcnicas de diseo de los equipos de instrumentacin y control. Este circuito integrado contena todos los componentes de la unidad central de procesos (CPU) de una computadora dentro de un solo dispositivo.En el ao 1976, gracias al aumento de la densidad de integracin de componentes en un circuito integrado, sali a la luz el primer ordenador en un chip, es decir se integraron junto con el microprocesador otros subsistemas que anteriormente formaban unidades independientes (memoria, entradas/salidas, etc.). A este nuevo integrado se le denomin microcomputadora monopastilla.

Qu es un Microcontrolador?Un microcontrolador, a veces conocido como MCU (por sus siglas en ingles Micro-Controller Unit), es bsicamente un circuito integrado por millones de semiconductores (millones de transistores) interconectados entre si para dar paso a mdulos con funciones lgicas o analgicas previamente definidas por el diseador del microcontrolador.Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamao, suele ir incorporado en el propio dispositivo al que gobierna.

Ningn otro invento se ha desarrollado tan rpido o expandido en los mercados tan ampliamente como el microcontrolador. Hoy en da existen ms de 15,000 millones de microcontroladores en diferentes productos en el mercado. Desde un horno de microondas hasta complejos controladores o computadoras dentro de los automviles e incluso en los vuelos al espacio. Aunque los MCUs pueden utilizarse en aplicaciones para procesamiento de datos o informacin compleja en realidad son ms lentos que los microprocesadores. Los microcontroladores estn ms bien pensados para aplicaciones de rpido manejo, atencin y respuesta a eventos externos o internos del producto. Desde el control del teclado de tu horno de microondas, hasta el control del flujo de informacin de las seales que envuelven el control electrnico del automvilArquitecturaLa arquitectura de los MCUs se basa en la composicin de un circuito integrado por varios mdulos y un ncleo. El comportamiento de cada mdulo estar dedicado a una actividad pre-definida, dicha actividad puede variar en complejidad o caractersticas, pero seguir siendo la misma funcin. La libertad en el manejo de cada uno de los mdulos que componen a los microcontroladores otorga una gran flexibilidad cuando se esta desarrollando algn proyecto. Hoy en da, existen microcontroladores con pines configurables para habilitar o deshabilitar ms de una capacidad diferente por cada uno de estos pines.

ArquitecturaEl ncleo es el que se conoce por core y es el que define las caractersticas principales del microcontrolador; velocidad y nmero de bits que se pueden controlar. Existen microcontroladores de 8-bits, 16-bits hasta los 32-bits. Hoy en da, los MCUs tambin tienen caractersticas de relevancia despus del core, como los son el tamao y el tipo de la flash (memoria no voltil), la RAM (por sus siglas en ingles Random Access Memory memoria voltil).

Por ltimo, los microcontroladores tienen diferentes tipos de empaquetados. Desde una cantidad de pines muy baja, hasta los ms grandes con mas de 200 pines. Y diferentes tipos de empaquetados como lo son QFP (Quad Flat Package), LQFP (Low profile Quad Flat Package), QFN (Quad Flat No leads package), SOP (Small Outline Package), SOIC (Small-Outline Integrated Circuit), PDIP (Plastic Dual In-line Package).

Caractersticas de los mdulosCualquier mdulo es configurable de acuerdo a las necesidades del desarrollador. Un mdulo puede ser traducido tambin como un puerto de datos de salida o datos de entrada. Hoy en da se puede configurar internamente desde el comportamiento, si se requiere o no una conexin directa a travs de una resistencia a voltaje o a tierra, hasta la velocidad de cada uno de los pines que conforman el puerto. MDULOS DE COMUNICACINMDULOS DE CONTROLMDULOS DE MEMORIATEMPORIZADORESNCLEOFINSCI; un modulo que ayuda en el proceso de enviar informacin de un bit en un instante de tiempo, secuencialmente en algn canal de comunicacin nomenclatura Freescale: SCI (Serial Communications Interface Module).Mdulos de Control de Comunicaciones Especializados; en la industria automotriz, se han creado estndares de comunicacin entre los diferentes componentes del vehculo con la finalidad de asegurar la transferencia de datos y as lograr automviles ms seguros y eficientes. nomenclatura Freescale: MSCAN (Freescale CAN Module), / FlexCAN (Freescale Full CAN Module), FlexRay, EBI (External Bus Interface Interface para comunicacin Externa), LIN (Local Interconnect Network).

Programacin en el mismo circuito; algunos microcontroladores tienen una interface de debugeo y programacin de un solo cable que soporta la programacin y reprogramacin del microcontrolador en el mismo circuito. nomenclatura Freescale: BDM (Background Debug Mode), BKGD (Background Debug Pin). GPIO; cada microcontrolador provee al diseador un juego de pines de propsito general que pueden ser configurados como entradas o salidas, digitales o anlogas. Cuando se configura un pin como salida, se puede escribir a un registro interno del MCU para controlar el estado de salida del mismo. Cuando se configura como entrada un pin, se puede detectar el estado del pin leyendo cierto registro interno del MCU nomenclatura Freescale: GPIO (General-Purpose Input/Output), Pinout (nmero de pines), PTA (Port A), PTB (Port B), PTC (Port C), etc. Registros de Control; son registros internos del microcontrolador que modifican o controlan el comportamiento del mismo. Las tareas mas comunes realizadas por estos registros son el control de interrupciones, modificar el modo de direccionamiento, control del paginado, controlar los modos de operacin, etc.

Contador de Programa; es un registro que contiene la direccin de la siguiente instruccin a ser ejecutada. Esto es, al realizar cualquier salto de programa, interrupcin u operaciones de regreso, se le carga al contador del programa la direccin de la siguiente secuencia nomenclatura Freescale: PC (Program Counter). Registro de Condiciones de Cdigo; es un registro que contiene la mscara de interrupciones y algunas banderas que indican el resultado de la instruccin apenas ejecutada nomenclatura Freescale: CCD (Condition Code Register).

Hasta este punto, estos son los conceptos bsicos que necesitamos entender de un microcontrolador para poder empezar con cualquier proyecto. Estando al tanto de estos conceptos, te ser ms fcil comprender las capacidades del microcontrolador le en base a los requerimientos del proyecto en el que trabajes.

PONTE A PRUEBA