MICROCONTROLADORES

¿Qué son los Microcontroladores?

Son circuitos integrados que incorporan todos los bloques funcionales de un Sistema Microprocesador en un único encapsulado.

• ¿Qué necesitan para funcionar?

Sólo una tensión continua estable (5V, 3.3V, 2.5V, 1.5V...) y un oscilador.

• ¿Qué hacen?

Interpretan (decodifican) combinaciones de bits (instrucciones) y generan señales digitales internas y/o externas.

• ¿Para qué?

Para “ejecutar” de manera continua una secuencia de instrucciones (programa) que permita controlar un sistema o subsistema electrónico.

"SISTEMAS EMPOTRADOS" (Embedded systems):

Sistemas que incorporan microcontroladores (o microprocesadores) para una tarea específica pero que no son “visibles” ni “programables” directamente por el usuario.

“Empotrado” también quiere decir oculto o escondido. Cuando se usa un PC, uno es consciente de que dentro está un microprocesador. ¿Y cuando usamos un teléfono móvil, un reloj, una calculadora, una lavadora, un cargador de baterías, un mando a distancia, un secador de pelo, un lavaplatos, un equipo de música,...?

• Los microcontroladores de 8 bits dominan en la mayoría de las aplicaciones.

• El microcontrolador es el núcleo del sistema electrónico versátil de bajo coste y reducido tamaño que es capaz de detectar las señales de entrada y generar las salidas de un equipo, sistema o instrumento.

• Por su reducido tamaño y coste permiten la fácil implantación de sistemas de “inteligencia” distribuida a lo largo de sistemas más complejos.

• Los microcontroladores son los semiconductores más abundantes de todos en la actualidad.

MICROCONTROLADORES PIC

• Arquitectura Harvard: buses internos separados para memoria de datos (8 bits) y de programa (12, 14 ó 16 bits depende de la familia).

• Microprocesador RISC: juego de intrucciones reducido.

• Estructurapipe-line: durante la ejecución de una instrucción, se está accediendo a la memoria de programa para traer la siguiente instrucción a ejecutar. En cuanto se acaba una instrucción, ya se dispone de la siguiente para ejecutar (salvo que se trate de un salto o llamada a subpr.).

• Todas las instrucciones ocupan una posición de memoria de programa.

• Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de instrucción = 4 ciclos de
reloj (salvo las instrucciones de salto).

• Ortogonalidad de los registros: se opera entre el registro de trabajo W y cualquier otro registro, el resultado puede almacenarse en el citado registro o en W.

¿POR QUÉ LOS MICROCONTROLADORES PIC DE MICROCHIP?

• Eficiencia del código: permiten una gran compactación de los programas.

• Rapidez de ejecución: a frecuencia de 20MHz -> 5 millones de instr./seg..

• Seguridad en acceso por la separación de memoria de datos y de programa.

• Juego reducido de instrucciones y de fácil aprendizaje.

• Compatibilidad de pines y código entre dispositivos de la misma familia o incluso de familias distintas.

• Gran variedad de versiones en distintos encapsulados (desde 8 hasta 84 pines) sin reducción de las prestaciones internas (muy versátiles).

• Posibilidad de protección del código muy fiable.

• Herramientas de desarrollo software y hardware abundantes y de bajo coste

EL PROCEDIMIENTO DE DISEÑO CON MICROCONTROLADORES

Diseño software: el micro sin un programa cargado en su memoria no hace absolutamente nada, cuando el micro esté grabado con un programa eficiente el conjunto empezará a funcionar.

􀀡 Diseño del programa y escritura del código fuente en ensamblador o en C.

􀀡 Pruebas, verificación y modificación del código:.

* Simulación del Programa (puro software).

* Emulación dentro del Circuito de Aplicación (software y hardware).

􀀡 Grabación del código máquina en la memoria interna del microcontrolador

¿QUÉ ES UN PIC?

Un PIC es un microcontrolador basado en memoria EPROM/FLASH desarrollado por Microchip Technology.

INTRODUCCION HISTORICA

En 1965 GI formó una división de microelectrónica, destinada a generar las primeras arquitecturas viables de memoria EPROM y EEPROM. De forma complementaria GI Microelectronics Division fué también responsable de desarrollar una amplia variedad de funciones digitales y analógicas en las familias AY3-xxxx y AY5-xxxx.

GI también creó un microprocesador de 16 bit, denominado CP1600, a principios de los 70. Este fué un microprocesador razonable, pero no particularmente bueno manejando puertos de e/s. Para algunas aplicaciones muy específicas GI diseñó un Controlador de Interface Periférico (PIC) entorno a 1975. Fué diseñado para ser muy rápido, además de ser un controlador de e/s para una máquina de 16 bits pero sin necesitar una gran cantidad de funcionalidades, por lo que su lista de instrucciones fué pequeño.

No es de extrañar que la estructura diseñada en 1975 es, sustancialmente, la arquitectura del actual PIC16C5x. Además, la versión de 1975 fué fabricada con tecnología NMOS y sólo estaba disponible en versiones de ROM de máscara, pero seguía siendo un buen pequeño microcontrolador. El mercado, no obstante, no pensó así y el PIC quedó reducido a ser empleado por grandes fabricantes únicamente.

Durante los 80, GI renovó su apariencia y se reestructuró, centrando su trabajo en sus principales actividades, semiconductores de potencia esencialmente, lo cual siguen haciendo actualmente con bastante éxito. GI Microelectronics Division cambió a GI Microelectronics Inc (una especie de subsidiaria), la cual fué finalmente vendida en 1985 a Venture Capital Investors, incluyendo la fábrica en Chandler, Arizona. La gente de Ventura realizó una profunda revisión de los productos en la compañia, desechando la mayoría de los componentes AY3, AY5 y otra serie de cosas, dejando sólo el negocio de los PIC y de las memorias EEPROM y EPROM. Se tomó la decisión de comenzar una nueva compañía, denominada Arizona Microchip Technology, tomando como elemento diferenciador sus controladores integrados.

Como parte de esta estrategia, la familia NMOS PIC165x fué rediseñada para emplear algo que la misma compañía fabricaba bastante bien, memoria EPROM. De esta forma nación el concepto de basarse en tecnología CMOS, OTP y memoria de programación EPROM, naciendo la familia PIC16C5x.

Actualmente Microchip ha realizado un gran número de mejoras a la arquitectura original, adaptándola a las actuales tecnologías y al bajo costo de los semiconductores.

TIPOS DE PIC

Existen diversas familias de PIC, las cuales se amplian constantemente, pero las más básicas son:
PIC16C5x: instrucciones de 12 bit, 33 instrucciones, 2 niveles de acumulador, sin interrupciones.

En algunos casos la memoria es del tipo ROM, definida en fábrica.

PIC16Cxx: instrucciones de 14 bit, 35 instrucciones, 8 niveles de acumulador. El PIC16C84 posee memoria EEPROM.

PIC17Cxx: instrucciones de 16 bit, 55 instrucciones, 16 niveles de acumulador. A menos que se indique, la memoria es del tipo EPROM.

Adicionalmente existen otras familias derivadas, como los PIC16Fxx que emplean memoria del tipo FLASH. Si desea conocer todas las familias disponibles consulte la web de Microchip.

EQUIPO 5

Alexander Pacheco de la Torre.

Gordiano Galarza Lugo.

Kevyn Oregel Baltazar.

Juan Alberto Huerta Castillo.
Jorge Antonio Diaz Espinoza