Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integracion
que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador, dicho controlador el dispositivo que se emplea para el gobierno de uno o varios procesos.
Un microcontrolador dispone por lo general de lo siguiente:
- Unidad central de procesamiento.
- Memoria RAM para los datos que se contendran.
- Memoria [ ROM | PROM | EPROM ] para el programa.
- Linea de Entrada/Salida para comunicacion exterior.
- Modulos de control de perifericos
- Generadores de pulsos de reloj para la sincronizacion del sistema.
Las ventajas de usar los microcontroladores son muchas, como por ejemplo el aumento de control sobre los elementos que lo utilizan, la mayor flexibilidad con sus modulos de memoria reprogramable, mayor eficiencia al tener un solo dispositivo para diversos trabajos y requerimento de menos ajustes al ser un simple circuito integrado, ademas que por el simple hecho de ser tan reducido se puede adherir al elemento que debe gobernar, al hacer eso recibe el nombre de controlador embebido.
Porque es diferente un microprocesador y un microcontrolador?.
El microprocesador es un circuito integrado que contiene una unidad central de procesamiento que intepreta las instrucciones en conjunto del camino de datos. Cada una de las patitas del microprocesador sacan lineas de buses de direcciones,datos y control para poder conectarle memoria, y los demas modulos de entrada y salida, para de estar forma poder configurar una computadora con el conjunto de varios circuitos integrados. Un microprocesador puede variar deacuerdo con los modulos que se le conecten.
El microcontrolador es un sistema invariable, ya que contiene sus modulos de memoria y E/S en su interior y solo sobresalen sus lineas de gobernacion ( de control ).
Arquitectura basica de un microcontrolador
La mayor parte de los microcontroladores estan basados en la arquitectura Harvard, dicha arquitectura dispone de dos memorias independientes, yna que contiene solo instrucciones y otra solo datos. Estas dos memorias disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso simultaneamente en ambas memorias. Los microcontroladores PIC llevan una arquitectura Hardvard.
La unidad central de procesamiento de un microcontrolador
Es la encargada de direccionar la memoria de instrucciones, recibir el codigo de la instruccion, decodificarla y ejecutar la operacion, asi como el almacenamiento del resultado. Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura de los microcontroladores.
- CISC ( Computadores de juego de Instrucciones Complejo ) Disponen de instrucciones maquina en su repertorio, son mucho muy potentes y requieren de muchos ciclos para su ejecuccion. Su ventaja es que ofrecen instrucciones coplejas que actuan como macros.
- CISC ( Computadores de juego de Instrucciones Complejo ) Disponen de instrucciones maquina en su repertorio, son mucho muy potentes y requieren de muchos ciclos para su ejecuccion. Su ventaja es que ofrecen instrucciones coplejas que actuan como macros.
- RISC ( Computadores de juego de Instrucciones Reducido ) El repertorio de instrucciones maquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez permite optimizar el hardware y el software de dicho procesador.
- SISC ( Computadores de juego de Instrucciones Especifico ) Estan hechos para aplicaciones especificas como su nombre lo dice y el sistema de instrucciones se adapta a la aplicacion prevista a crear.
Memoria de un microcontrolador
Como se menciono arriba, en los microcontroladores la memoria de instrucciones y la de datos estan integradas en el chip. Una parte de esta memoria es no volatil del tipo Read Only Memory y esta destinada a contener las instrucciones que goriernan la aplicacion, es decir el programa que le hemos desarrollado para su control. Cabe destacar que los microcontroladores no tienen sistemas de almacenamiento masico como discos duros, ya que para su ejecuccion solo necesita un unico programa. Por ultimo para la ROM normalmente se le dan de 512 bytes hasta 8 kb.
Otra parte es Random Access Memory y se utiliza para guardar datos durante la ejecuccion de las instucciones. Dicha memoria es reducida ya que solo necesita contener unas cuantas variables y cambios de informacion durante la ejecuccion del programa. A esta memoria se le otorgan alrededor de 512 bytes.
Los microcontroladores actuales solo pueden tener uno de cinco de los tipos de memoria no volatil, como son:
-ROM: una memoria no volatil que puede procesar cantidades de varios miles de unidades.
-OTP: una memoria no volatil que solo puee ser programada una sola vez por el usuario.
-EPROM: su nombre indica su funcion (Erasable programmable read only memory) solo cuenta con una particularidad ya que debe exponerse a rayos ultravioleta durante varios minutos para poder borrarle el contenido.
-EEPROM: es la version mejorada de la EPROM ya que este tipo de memorias se pueden borrar con electricidad, no son necesarios los rayos UV. Pero se deben usar con cuidado ya que su reprogramacion cumple un ciclo finito de veces, no son eternos.
-FLASH: cumple la funcion de una ROM y una RAM, porque se puede leer y escribir informacion en dicha memoria, haciendola una memoria mas veloz que la EEPROM pero cambiando el coste de tolerancia para los ciclos de escritura y borrado.
Los microcontroladores estan diseñados para soportar lineas de E/S para comunicar el computador interno con los perifericos exteriores y asi proporcionar soporte a las señales de entrada, salida y control. Cada microcontrolador dispone de un circuito oscilador que genera un onda cuadrada de alta frecuencia ( es decir, una onda que envia valores entre dos rangos fijos ) que configura los pulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema.
Para estabilizar la frecuencia de trabajo suele usarse un cristal de cuarzo junto con otros elementos pasivos, en su defecto un resonador ceramico, o una red RC.
Aumentar la frequencia de reloj hace una ejecuccion de instrucciones mucho mas rapida, pero aumenta considerablemente el consumo de energía.
Los microcontroladores actuales solo pueden tener uno de cinco de los tipos de memoria no volatil, como son:
-ROM: una memoria no volatil que puede procesar cantidades de varios miles de unidades.
-OTP: una memoria no volatil que solo puee ser programada una sola vez por el usuario.
-EPROM: su nombre indica su funcion (Erasable programmable read only memory) solo cuenta con una particularidad ya que debe exponerse a rayos ultravioleta durante varios minutos para poder borrarle el contenido.
-EEPROM: es la version mejorada de la EPROM ya que este tipo de memorias se pueden borrar con electricidad, no son necesarios los rayos UV. Pero se deben usar con cuidado ya que su reprogramacion cumple un ciclo finito de veces, no son eternos.
-FLASH: cumple la funcion de una ROM y una RAM, porque se puede leer y escribir informacion en dicha memoria, haciendola una memoria mas veloz que la EEPROM pero cambiando el coste de tolerancia para los ciclos de escritura y borrado.
 |
| EPROM |
Modulos de control y generador de pulsos
Los microcontroladores estan diseñados para soportar lineas de E/S para comunicar el computador interno con los perifericos exteriores y asi proporcionar soporte a las señales de entrada, salida y control. Cada microcontrolador dispone de un circuito oscilador que genera un onda cuadrada de alta frecuencia ( es decir, una onda que envia valores entre dos rangos fijos ) que configura los pulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema.
Para estabilizar la frecuencia de trabajo suele usarse un cristal de cuarzo junto con otros elementos pasivos, en su defecto un resonador ceramico, o una red RC.
Aumentar la frequencia de reloj hace una ejecuccion de instrucciones mucho mas rapida, pero aumenta considerablemente el consumo de energía.
Referencia
website Dr. villafaña
+7 lab de integrados
ResponderEliminar