Trabajo de Microcontroladores

MICROCONTROLADORES

REALIZADO POR: Javier Peña

CI: 9.604.603

INDICE INTRODUCCION ................................................................................................................... 3 ANTECEDENTES DEFINICION

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ARQUITECTURA ................................................................................................................. 10 APLICACIÓN INDUSTRIAL DEL MICROCONTROLADOR ................. 19 CONDICIONES DE PROGRAMACION ................................................................. 25 VENTAJAS Y DESVENTAJAS ..................................................................................... 29 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACION ....................................................................... 35 CARACTERISTICAS ESPECÍFICAS ....................................................................... 36 CONCLUSION ........................................................................................................................ 38 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................... 40

INTRODUCCION El siguiente trabajo tiene por objeto familiarizarse con los dispositivos electrónicos llamados Microcontroladores. Los mismos vienen a ser hoy en día un componente muy necesario en el desarrollo de nuevas tecnologías en el sector electrónico. Se pueden encontrar en casi todo lo que nos rodea desde radio, teléfonos, electrodomésticos, automóviles, etc. Y la aplicación del mismo sigue incrementándose día a día solo hay que ser creativo e ingenioso para darle cualquier aplicación a este dispositivo que además de ser muy ventajoso resulta muy fácil usarlo, además de una extensa gama de información que podemos encontrar en libros, revistas e internet. Otra característica de este componente es que siempre está siendo adaptado para realizar tareas específicas diferentes. De allí que los estudiantes de ingeniería como para de su desarrollo curricular no deben pasar por alto los conocimientos referidos a este importante dispositivo.

I.

ANTECEDENTES

Hasta antes de la aparición de los microprocesadores (1971), la mayor parte de las aplicaciones digitales en electrónica se basaban en la llamada lógica cableada, es decir, si existía un problema este era analizado y se sintetizaba una función en base a la lógica de boole que era la solución al problema planteado. Con la aparición de los microprocesadores, se varió el esquema de diseño de tal forma que un problema era descompuesto en una serie de tareas más simples, el microprocesador ejecutaba una serie de pasos o instrucciones para llevar a efecto cada una de las tareas, en ocasiones no era necesario volver a armar un circuito para solucionar otro problema sino que se cambiaba las instrucciones (programa) para obtener otra aplicación Desde luego el microprocesador es como el cerebro que ejecuta operaciones de índole aritméticas y lógicas por tanto no manejaba líneas externas (periféricos) más aún tampoco tenía un lugar donde almacenar el programa y los datos que necesitaba el programa para encontrar la respuesta al problema. El microprocesador buscaba una instrucción y la ejecutaba; al conjunto de circuitos (hardware) que daban el soporte necesario al microprocesador se le llamo sistema mínimo. Con el pasar de los años el sistema mínimo se convirtió en un estándar, por otro lado la escala de integración mejoro y posibilito (1976) sintetizar en un solo chip un sistema mínimo, al cual se le llamo SISTEMA A que no era otra cosa que el primer microcontrolador. En consecuencia definimos así a un microcontrolador; como un procesador con su sistema mínimo en un chip (incluye memoria para programa y datos, periféricos de entrada / salida, conversores de AD y DA, módulos especializados en la transmisión y recepción de datos). Desde luego que hay diferencias sustanciales como la arquitectura cerrada de un microcontrolador, en cambio en un microprocesador es abierta, podemos sumar nuevos dispositivos en hardware en función a las necesidades que la aplicación demande. Otra diferencia entre los microcontroladores y los microprocesadores es que los primeros cuentan con un set de instrucciones reducido en cambio la mayoría de los microprocesadores tienen mayor cantidad de instrucciones. Por otro lado la mayoría de los microcontroladores posee una arquitectura Harvard frente a una arquitectura Von Neuman de los microprocesadores.

Los microcontroladores se especializan en aplicaciones industriales para resolver problemas planteados específicos por ejemplo: los encontramos en los teclados o mouse de las computadoras, son el cerebro de electrodomésticos, también los encontramos en la industria automotriz, en el procesamiento de imagen y video. Cabe señalar que los el aumento progresivo de la escala de integración y las técnicas de fabricación hacen que cada vez aparezcan microcontroladores más poderosos y rápidos. II.

DEFINICION

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. Esta última característica es la que le confiere la denominación de «controlador incrustado» (embedded controller). Se dice que es “la solución en un chip” porque su reducido tamaño minimiza el número de componentes y el costo. El microcontrolador es un computador dedicado. En su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan la conexión de sensores y actuadores del dispositivo a controlar. Una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para gobernar la tarea asignada. “Un microcontrolador es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado y se designa a gobernar una sola tarea” [UNI1998]. Un controlador es el dispositivo que se emplea para el gobierno de uno o varios procesos. Aunque el concepto de controlador ha permanecido invariable a través del tiempo, su implementación física ha variado frecuentemente. Hace tres décadas, los controladores se construían exclusivamente con componentes de lógica discreta, posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips de memoria y E/S sobre una tarjeta de circuito impreso. En la actualidad, todos los elementos del controlador se han podido incluir en un chip, el cual recibe el

nombre de microcontrolador. Realmente consiste en un sencillo pero completo computador contenido en el corazón (chip) de un circuito integrado. 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 en cambio es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (CPU), también llamada procesador de un computador. Al microprocesador se le conecta la Memoria y Módulos de E/S para configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Un microprocesador es un sistema abierto (configuración variable) con el que puede construirse un computador con las características que se desee, acoplándole los módulos necesarios. Un microcontrolador es un sistema cerrado que contiene un computador completo y de prestaciones limitadas que no se pueden modificar. Decidirse por construir el sistema con el microprocesador, o utilizar directamente el microcontrolador dependerá de la economía. Si el microcontrolador está limitado por su propia CPU, es necesario elegir un microprocesador potente y añadir los buffers, drivers, decodificadores, memorias, etc. Generalmente, salvo que la aplicación exija grandes prestaciones, el microcontrolador será una solución válida, con la ventaja de que reduce el espacio y el hardware.

Figura 2: (a) Microprocesador, (b) Microcontrolador.

Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes componentes:     

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Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso). Memoria RAM para contener los datos. Memoria para el programa tipo ROM/EPROM/EEPROM/Flash. Líneas de E/S para comunicarse con el exterior. Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, puertos serie y paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA: Conversores Digital/Analógico, etc.). Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.

Los productos que para su regulación incorporan un microcontrolador disponen de las siguientes ventajas:  

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Aumento de prestaciones: un mayor control sobre un determinado elemento representa una mejora considerable en el mismo. Aumento de la fiabilidad: al reemplazar el microcontrolador por un elevado número de elementos disminuye el riesgo de averías y se precisan menos ajustes. Reducción del tamaño en el producto acabado: La integración del microcontrolador en un circuito integrado disminuye el volumen, la mano de obra y los stocks. Mayor flexibilidad: las características de control están programadas por lo que su modificación sólo necesita cambios en el programa de instrucciones.

Debido a su reducido tamaño es posible montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna. En este caso el controlador recibe el nombre de controlador empotrado (embedded controller). En 1965, la empresa GI creó una división de microelectrónica, GI Microelectronics División. En 1975 diseñó un chip destinado a controlar E/S: el PIC (Peripheral Interface Controller) con una arquitectura en la que se basan los modelos actuales. GI Microelectronics División se convirtió en la empresa subsidiaria GI Microelectronics Inc. y en 1985 en una empresa independiente, la Arizona Microchip Technology. Microchip cuenta con factorías principal en Chandler y Tempe, Arizona. También cuenta con centros de ensamblaje y ensayos en Taiwan y Tailandia.

Para tener una idea de su alta producción, hay que tener en cuenta que produce millónes de unidades por semana. Vamos a mencionar mediante una tabla el desarrollo que tuvo la familia de microcontroladores los llamados PIC, para tener una idea del desarrollo de esta tecnología y los campos que ha abarcado. Cuadro. Variaciones de los Pic. Año

Descripción

Salen los primeros pic con el nombre de pic1650 originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General 1975 Instrument. Esta familia pic utilizaba microcódigo simple almacenado en ROM para realizar tareas. Esta fue una de las primeras familias pic.

Imagen

Imagen 24. Pic 1650

Surgen los clones de los Pic. Grandes companias comienzan a producir copias o clones más 1983 baratos y aparentemente mejorados. Una de estas companias es Ubicom.

Imagen 25. Clon Pic

Surgen los Pics wireless. El microcontroladore rfPic 2001 integra todas las características del PicMicro para tener comunicación inalámbrica Imagen 26. rfPic wireless

Los dsPic pasan a ser el penúltimo lanzamiento de Microchip. Fueron los primeros pics con un bus de 2003 datos inherente de 16 bits. Estos Pic incorporan todas las características pasadas de los Pic pero añaden las operaciones DSP en hardware.

Microchip lanza los nuevos microcontroladores de 32 bits con una velocidad de 2007 procesamiento de 1.5 DMIPS/MHz con capacidad host usb.

Imagen 27. dsPic de Microchip

Imagen 28. Pics 32 bits

Fuente: con base en "Microcontrolador Pic" (Wikipedia, 2011) y "Dispositivos lógicos programables" (Microcontroladores Pic, 2011).

III.

ARQUITECTURA

Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de von Neumann, en el momento presente 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) mientras que 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 de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.

Los microcontroladores PIC responden a la arquitectura Harvard. El procesador o CPU 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 el código OP de la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica la 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.

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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.

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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.

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SISC: En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es "específico", o sea, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista. Esta filosofía se ha bautizado con el nombre de SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico).

Memoria En los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos está integrada en el propio circuito integrado. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria será tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las variables y los datos. Hay dos peculiaridades que diferencian a los microcontroladores de los PC's: 1. No existen sistemas de almacenamiento masivo como disco duro o disquetes. 2. Como el microcontrolador sólo se destina a una tarea en la memoria de programa, sólo hay que almacenar un único programa de trabajo. La memoria de datos (RAM) en estos dispositivos es de poca capacidad pues sólo debe contener las variables y los cambios de información que se produzcan en el transcurso del programa. Por otra parte, como sólo existe un

programa activo, no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la memoria de programa (ROM). El usuario de PC está habituados a manejar Megabytes de memoria, pero los diseñadores con microcontroladores trabajan con capacidades de memoria de programa de 512 bytes, 1K, 2K (hasta unos 64K) y de RAM de 20 bytes, 68 bytes, 512 bytes (hasta unos 4K). Según el tipo de memoria de programa que dispongan los microcontroladores, la aplicación y utilización de los mismos es diferente. Se describen las cinco versiones de memoria no volátil que se pueden encontrar en los microcontroladores del mercado: 1º. ROM con máscara Es una memoria no volátil de sólo lectura cuyo contenido se graba durante la fabricación del chip. Máscara viene de la forma cómo se fabrican los circuitos integrados. Estos se fabrican en obleas que contienen varias decenas de chips. Estas obleas se obtienen a partir de procesos fotoquímicos, donde se impregnan capas de silicio y oxido de silicio, y según convenga, se erosionan al exponerlos a la luz. Como no todos los puntos han de ser erosionados, se sitúa entre la luz y la oblea una máscara con agujeros, de manera que donde deba incidir la luz, esta pasará. Con varios procesos similares pero más complicados se consigue fabricar los transistores y diodos que componen un circuito integrado. El elevado coste del diseño de la máscara sólo hace aconsejable el empleo de los microcontroladores con este tipo de memoria cuando se precisan cantidades superiores a varios miles de unidades. 2ª. OTP El microcontrolador contiene una memoria no volátil de sólo lectura "programable una sola vez" por el usuario. OTP (One Time Programmable). Es el usuario quien puede escribir el programa en el chip mediante un sencillo grabador controlado por un programa desde un PC. La versión OTP es recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseño del producto, o bien, en la construcción de prototipos y series muy pequeñas.

Tanto en este tipo de memoria como en la EPROM, se suele usar la encriptación mediante fusibles para proteger el código contenido. 3ª EPROM Los microcontroladores que disponen de memoria EPROM (Erasable Programmable Read OnIy Memory) pueden borrarse y grabarse muchas veces. La grabación se realiza, como en el caso de los OTP, con un grabador gobernado desde un PC. Si, posteriormente, 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 con material plástico. Hoy día se utilizan poco, siendo sustituidas por memorias EEPROM o Flash. 4ª EEPROM Se trata de memorias de sólo lectura, programables y borrables eléctricamente EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory). Tanto la programación como el borrado, se realizan eléctricamente desde el propio grabador y bajo el control programado de un PC. Es muy cómoda y rápida la operación de grabado y la de borrado. 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. Hoy día están siendo sustituidas por memorias de tipo Flash. Se va extendiendo en los fabricantes la tendencia de incluir una pequeña zona de memoria EEPROM en los circuitos programables para guardar y modificar cómodamente una serie de parámetros que adecuan el dispositivo a las condiciones del entorno. 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. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. A diferencia de la ROM, la memoria FLASH es programable en el circuito. Es más rápida y de mayor densidad que la EEPROM. La alternativa FLASH está recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa gran cantidad de memoria de programa no volátil. Es más veloz y tolera más ciclos de escritura/borrado. Son idóneas para la enseñanza y la Ingeniería de diseño. Las memorias EEPROM y FLASH son muy útiles al permitir que los microcontroladores que las incorporan puedan ser reprogramados "en circuito", es decir, sin tener que sacar el circuito integrado de la tarjeta. Así, un dispositivo con este tipo de memoria incorporado al control del motor de un automóvil permite que pueda modificarse el programa durante la rutina de mantenimiento periódico, compensando los desgastes y otros factores tales como la compresión, la instalación de nuevas piezas, etc. La reprogramación del microcontrolador puede convertirse en una labor rutinaria dentro de la puesta a punto. Puertos de Entrada y Salida La principal utilidad de las patillas que posee la cápsula que contiene un microcontrolador es soportar las líneas de E/S que comunican al computador interno con los periféricos exteriores y según los controladores de periféricos que posea cada modelo de microcontrolador, se destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y control. Todos los microcontroladores destinan algunas de sus patillas a soportar líneas de E/S de tipo digital, esto es, todo o nada. Por lo general, estas líneas se agrupan de ocho en ocho formando Puertos. Las líneas digitales de los Puertos pueden configurarse como Entrada o como Salida cargando un 1 ó un 0 en el bit correspondiente de un registro destinado a su configuración.

Reloj principal Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema. Esta señal del reloj es el motor del sistema y la que hace que el programa y los contadores avancen. 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. Dichos componentes suelen consistir en un cristal de cuarzo junto a elementos pasivos o bien un resonador cerámico o una red R-C. Aumentar la frecuencia de reloj supone disminuir el tiempo en que se ejecutan las instrucciones pero lleva aparejado un incremento del consumo de energía y de calor generado. Recursos especiales 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". Perro guardián o "Watchdog". Protección ante fallo de alimentación o "Brownout". Estado de reposo o de bajo consumo. Conversor A/D. Conversor D/A. Comparador analógico. Modulador de anchura de impulsos o PWM. Puertos de comunicación.

Temporizadores o "Timers" Se emplean para controlar periodos de tiempo (temporizadores) y para llevar la cuenta de acontecimientos que suceden en el exterior (contadores). Para la medida de tiempos se carga un registro con el valor adecuado y a continuación dicho valor se va incrementando o decrementando al ritmo de los impulsos de reloj o algún múltiplo hasta que se desborde y llegue a 0, momento en el que se produce un aviso. Cuando se desean contar acontecimientos que se materializan por cambios de nivel o flancos en alguna de las patillas del microcontrolador, el mencionado registro se va incrementando o decrementando al ritmo de dichos impulsos. Perro guardián o "Watchdog" Cuando un ordenador personal se bloquea por un fallo del software u otra causa, se pulsa el botón del reset y se reinicializa el sistema. En la mayoría de los casos y a diferencia de un ordenador personal, un microcontrolador funciona sin el control de un supervisor y de forma continuada las 24 horas del día y 365 días al año. El Perro guardián consiste en un temporizador que, cuando se desborda y pasa por 0, provoca un reset automáticamente en el sistema. Se debe diseñar el programa de trabajo que controla la tarea de forma que refresque o inicialice al Perro guardián antes de que provoque el reset. Si falla el programa o se bloquea, el programa no refrescará al Perro guardián y, al completar su temporización, provocará el reset del sistema. 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"). Mientras el voltaje de alimentación sea inferior al de brownout el dispositivo se mantiene reseteado, comenzando a funcionar normalmente cuando sobrepasa dicho valor. Esto es muy útil para evitar datos erróneos por transiciones y ruidos en la línea de alimentación.

Estado de reposo ó de bajo consumo Son abundantes las situaciones reales de trabajo en que el microcontrolador debe esperar, sin hacer nada, a que se produzca algún acontecimiento externo que le ponga de nuevo en funcionamiento. Para ahorrar energía, (factor clave en los aparatos portátiles), los microcontroladores 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. En dicho estado se detiene el reloj principal y se "congelan" sus circuitos asociados, quedando sumido en un profundo "sueño" el microcontrolador. Al activarse una interrupción ocasionada por el acontecimiento esperado, el microcontrolador se despierta y reanuda su trabajo. Para hacernos una idea, esta función es parecida a la opción de Suspender en el menú para apagar el equipo (en aquellos PCs con administración avanzada de energía). Conversor A/D (CAD) Los microcontroladores que incorporan un Conversor A/D (Analógico/Digital) pueden procesar señales analógicas, tan abundantes en las aplicaciones. Suelen disponer de un multiplexor que permite aplicar a la entrada del CAD diversas señales analógicas desde las patillas del circuito integrado. Conversor D/A (CDA) Transforma los datos digitales obtenidos del procesamiento del computador en su correspondiente señal analógica que saca al exterior por una de las patillas de la cápsula. Existen muchos dispositivos de salida que trabajan con señales analógicas. 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 que se aplica por una de las patillas de la cápsula. La salida del comparador proporciona un nivel lógico 1 ó 0 según una señal sea mayor o menor que la otra.

También hay modelos de microcontroladores con un módulo de tensión de referencia que proporciona diversas tensiones de referencia que se pueden aplicar en los comparadores. Modulador de anchura de impulsos o PWM Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable, que se ofrecen al exterior a través de las patillas del encapsulado. Resulta util para sistemas de control de potencia, como por ejemplo motores. Puertos de comunicación Con objeto de dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros dispositivos externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistemas, buses de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos. Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente esta tarea, entre los que destacan:       

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UART, adaptador de comunicación serie asíncrona. USART, adaptador de comunicación serie síncrona y asíncrona Puerto paralelo esclavo para poder conectarse con los buses de otros microprocesadores. USB (Universal Serial Bus), el conocido bus serie para los PC. Bus I2C, que es un interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips. Interface SPI, un puerto serie síncrono. 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. En EE.UU. se usa el J185O. TCP/IP, ya existen microcontroladores con un adaptador de comunicación para este protocolo.

Tanto el I2C en televisores, como el Bus CAN en automóviles, fueron diseñados para simplificar la circuitería que supone un bus paralelo de 8 líneas dentro de un televisor, así como para librar de la carga que supone una cantidad ingente de cables en un vehículo.

IV.

APLICACIÓN INDUSTRIAL DEL MICROCONTROLADOR

Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria Y otras aplicaciones con las que seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya habitualmente en cualquier PC. Los microcontroladores se encuentran por todas partes: Industria Automotriz En este caso se presentan las aplicaciones del microcontrolador en la industria automotriz. Esta aplicación se presenta con base en Héctor Zarate Rea, Microcontroladores: Aplicaciones (2011) y Ross Bannatyne, Microcontroladores para el automóvil: Microcontrol Journal (2009). Una aplicación que vale la pena mencionar es el que tienen los microcontroladores en la industria automotriz, probablemente su campo de aplicación más importante. Un auto común usa entre 30 y 40 microcontroladores que sirven para manejar el sistema de suspensión, la mezcla de aire-gasolina, la inyección, la sincronización y frecuencia de la ignición en los cilindros, los frenos ABS, el climatizador y desplegar información al usuario a través del tablero entre otras cosas. Un auto más costoso puede incluir hasta 80 microcontroladores, mucha más potencia de computo que la que era posible en las primeras naves espaciales.

Ejemplo de aplicación de un microcontrolador en el automóvil:

Aparatos electrodomésticos Hoy en día los microcontroladores han logrado automatizar muchos de los aparatos electrodomésticos existentes, debido a su bajo costo y nivel de integración. Es por ello que lo encontramos en microondas, refrigeradores, hornos, TV, reproductores y grabadores de CD y DVD, equipos de sonido, teléfonos, etc

Domótica Se entiende por domótica el conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado. La aplicación de los microcontroladores en la domótica se puede decir que es incluido dentro del desarrollo de sistemas antirrobo, climatizadores, los sistemas de supervisión, vigilancia y alarma en los edificios; estos utilizan estos chips para optimizar el rendimiento de ascensores, calefacción, alarmas de incendio, robo, etc. Por supuesto hay una industria que desarrolla estos equipos para cubrir las necesidades actuales y las futuristas, muchas enfocadas al ahorro de energía y la ecología.

Industria informática Otro ámbito en que se ha aplicado el microcontrolador es en los dispositivos externos e internos de las computadoras personales. Es por ello que vemos impresoras, módems, unidades de disco, ratones y teclados que contienen en su interior microcontroladores. Industria Autómatas, control de procesos, etc

Instrumentacion y Control Se utiliza mucho también en equipo de medida y muchos controladores modernos están sustituyendo los microprocesadores por los microcontroladores generalmente cuando es un controlador específico.

Electromedicina Uno de los campos que más desarrollo ha tenido en los últimos años ha sido la medicina y con él los diferentes equipos que se requieren tanto para el diagnóstico como para la intervención del paciente (Cirugía), en las áreas de kinesiología, fisioterapia, dermoestética, flebología y cirugía plástica al igual que los diferentes equipos desarrollados para la rehabilitación, este desarrollo de los equipos, no ha sucedido aislado o sin el uso del microcontrolador. Por eso se puede encontrar en cualquier equipo de electro medico moderno.

Robótica Existe una amplia de microcontroladores especialmente diseñados para utilizarlos en robótica. Donde pueden contener una gran cantidad de entradas y salidas, puerto serial de comunicaciones, comunicaciones inalámbrica y procesamiento de algoritmos inteligentes.

Sistemas de comunicación En grandes automatismos como centrales y en télefonos fijos, móviles, fax, etc.

La distribución de las ventas según su aplicación es la siguiente:     

Una tercera parte se absorbe en las aplicaciones relacionadas con los ordenadores y sus periféricos. La cuarta parte se utiliza en las aplicaciones de consumo (electrodomésticos, juegos, TV, vídeo, etc.) El 16% de las ventas mundiales se destinó al área de las comunicaciones. Otro 16% fue empleado en aplicaciones industriales. El resto de los microcontroladores vendidos en el mundo, aproximadamente un 10% fueron adquiridos por las industrias de automoción.

V.

CONDICIONES DE PROGRAMACION

Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces que permiten realizar los proyectos de la forma más eficiente posible. Las principales herramientas de ayuda al desarrollo de sistemas basados en microcontroladores se describen a continuación Ensamblador. La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares. Compilador. La programación en un lenguaje de alto nivel (como C o Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Esto significa que para utilizar un lenguaje de alto nivel necesitaremos un microcontrolador con una capacidad de memoria relativamente grande. Si el programa que estamos desarrollando necesita utilizar números con decimales, o con notación científica o se utilizan operaciones complejas, como pueden ser las trigonométricas, es casi obligado utilizar un lenguaje de alto nivel. Pero si lo que se va a hacer es manipular bits en registros, entradas, salidas y cálculos sencillos, el lenguaje ensamblado es la mejor opción. Las versiones más potentes de compiladores suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Como compilador gratuito puede utilizarse el compilador C GNU, que es un compilador C de código abierto tan bueno como los compiladores C comerciales pero que sin embargo tiene un proceso de instalación que no es sencillo. Además hay que comprobar que arquitecturas de microcontrolador soporta. Algunas de las cuales son MSP430 de TI, AVR de Atmel y HC11 de

Motorola, (ver www.gnu.org y www.fsf.org). También puede conseguirse un compilador C GNU en binario ya construido. Por ejemplo para la arquitectura ARM puede conseguirse un compilador C GNU binario para win32 desde www.gnuarm.com, que trabaja con línea de comandos e incluye un depurador de código. Para obtener un entorno de desarrollo (IDE) para windows que pueda utilizarse con el conjunto de herramientas GNU puede utilizarse la aplicación VIDE, que puede conseguirse en www.objectcentral.com/vide.htm. Simulador. Se trata de software que es capaz de ejecutar en un PC programas realizados para el microcontrolador. Los simuladores permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de un programa, siendo ideales para la depuración de los mismos. Su gran inconveniente es que es difícil simular la entrada y salida de datos del microcontrolador. Tampoco cuentan con los posibles ruidos en las entradas, pero, al menos, permiten el paso físico de la implementación de un modo más seguro y menos costoso, puesto que ahorraremos en grabaciones de chips para la prueba in-situ. Placas de evaluación. Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Pueden incluir un programa de control o sistema operativo que recibe el nombre de programa monitor. El programa monitor de algunas placas de evaluación, aparte de permitir cargar programas y datos en la memoria del microcontrolador, puede permitir en cualquier momento realizar ejecución paso a paso, monitorizar el estado del microcontrolador o modificar los valores almacenados los registros o en la memoria. Emuladores en circuito. Se trata de un instrumento que se coloca entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se alojará el microcontrolador definitivo. El programa es ejecutado desde el PC, pero para la placa de la aplicación es como si lo hiciese el mismo microcontrolador que luego irá en el zócalo. Presenta en pantalla toda la información tal y como luego sucederá cuando se coloque la cápsula. Programador. Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. Algunos puede fabricarlos uno mismo (ver Programador PIC y EEPROM JDM y Programador JDMD) y resultan muy económicos. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias

(ver Programación de PIC con ic-prog). Actualmente se tiende a realizar la programación en la propia placa de utilización mediante ISP, In System Programmation o ICSP, In Circuit Serial Programation. De esta manera se puede programar al microcontrolador una vez esté montado en la placa del circuito utilizando una conexión de dos, tres o cuatro terminales. Para utilizar esta técnica se utiliza un programador que suele ser muy sencillo y que en algunos casos puede construir uno mismo. Otra posibilidad es utilizar un "cargador de arranque", muy util en la etapa de desarrollo de un programa. Un cargador de arranque es un pequeño programa en el microcontrolador que está montado en la placa del circuito que se está desarrollando y que puede comunicarse con las herramientas de desarrollo (que se van a utilizar para escribir el código del programa de la aplicación) a través de un enlace serie, como puede ser RS232, USB, I 2C o un bus CAN. El programa cargador de arranque debe interpretar comandos para leer, grabar y borrar la parte de memoria reservada para el programa de la aplicación. Cuando se desea verificar el programa que se está desarrollando se inicia la comunicación con el programa cargador de arranque, que carga el código de programa en la memoria de programa del microcontrolador. Después el programa cargador de arranque transfiere el control al programa cargado y entonces se puede ejecutar y verificar el programa cargado. Esta operación de carga y prueba puede realizarse tantas veces como sea necesario. Los requerimientos que tiene que cumplir el microcontrolador a utilizar son:   

Suficiente memoria de programa para alojar tanto el cargador de arranque como el programa en desarrollo. Que el microcontrolador permita que pueda modificarse la memoria de programa por si mismo. Un puerto serie para la comunicación.

Por ejemplo, el microcontrolador LPC210x de la casa Philips incluye un cargador de arranque serie integrado que está ubicado en los 8 K primeros de su memoria Flash. Estándo el terminal P0.14 a masa y generándo un reset el LPC210x ejecuta el programa cargador de arranque. Utilizándo un programa para PC gratuito de la casa Philips y un cable serie conectado entre el PC y la UART del microcontrolador LPC210x (a través de un conversor TTL/RS232 como el c.i. MAX232) se puede realizar la programación del microcontrolador.

También resulta interesante el interface JTAG (que por ejemplo posee el microcontrolador LPC210x), que puede utilizarse para programar el dispositivo y para depurar un programa durante su ejecución en el microcontrolador. Para utilizar el interface JTAG se necesita un módulo interfaz de depuración JTAG que se conecta con entre el sistema de desarrollo del microcontrolador y el PC que lo aloja. En el mercado existen distintos módulos interfaces JTAG comerciales pero también se pueden encontrar otros en Internet. Paquetes IDE Actualmente existen paquetes de software denominados "Entornos de Desarrollo Integrado", IDE, que suelen funcionar bajo Windows y que incluyen editores de texto para el ensamblador o el compilador, permiten la simulación del programa y también pueden integrar el control de emuladores y programadores de dispositivos. Ejemplos de estos entornos de desarrollo son MPLAB de Microchip (ver MPLAB-IDE v6.60) que permite programar en lenguaje ensamblado y PCWH de la casa CCS que incluye un compilador C para los microcontroladores PIC de Microchip. MPLAB es gratuito y muy bueno, incluye un editor, un ensamblador y un simulador y también puede trabajar con compiladores y emuladores de otros fabricantes. Las herramientas descritas anteriormente trabajan intimamente, si graficamos la forma como se relacionan podriamos expresar la idea a través del siguiente diagrama:

Una vez identificado el problema planteamos la solución a través de un algoritmo de allí en un diagrama de flujo, el diagrama de flujo se puede codificar en cualquier lenguaje de programación de allí que presentamos dos caminos o en ensamblador o en C, si elejimos el C es necesario compilar el código para obtener el equivalente en ASM. Una vez en ASM procedemos a

ensamblar y simular. Si todo esta sin problemas procedemos a grabar el programa. El MPLAB genera un archivo HEX que puede ser leído por el NOPPP o el ICD que es el que a su vez graba el programa dentro del microcontrolador. Con el ICD verificamos el correcto funcionamiento del programa si encontramos algún problema procedemos a depurar el error.

VI.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Arquitectura Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de Von Neumann, en el momento presente 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).

Figura 3: Arquitectura Von Neumann de microprocesador (acceso a memorias y periféricos). 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 de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.

Arquitectura Harvard vs. la Arquitectura Tradicional La arquitectura tradicional de computadoras y microprocesadores se basa en el esquema propuesto por John Von Neumann, en el cual la unidad central de proceso, o CPU, esta conectada a una memoria única que contiene las instrucciones del programa y los datos. El tamaño de la unidad de datos o instrucciones esta fijado por el ancho del bus de la memoria. Es decir que un microprocesador de 8 bits, que tiene además un bus de 8 bits que lo conecta con la memoria, deberá manejar datos e instrucciones de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Cuando deba acceder a una instrucción o dato de más de un byte de longitud, deberá realizar más de un acceso a la memoria. Por otro lado este bus único limita la velocidad de operación del microprocesador, ya que no se puede buscar de memoria una nueva instrucción, antes de que finalicen las transferencias de datos que pudieran resultar de la instrucción anterior. Es decir que las dos principales limitaciones de esta arquitectura tradicional son:  que la longitud de las instrucciones está limitada por la unidad de longitud de los datos, por lo tanto el microprocesador debe hacer varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas,  que la velocidad de operación (o ancho de banda de operación) está limitada por el efecto de cuello de botella que significa un bus único

para datos e instrucciones que impide superponer ambos tiempos de acceso. La arquitectura Von Neumann permite el diseño de programas con código automodificable, práctica bastante usada en las antiguas computadoras que solo tenían acumulador y pocos modos de direccionamiento, pero innecesaria, en las computadoras modernas.

La Arquitectura Harvard y sus Ventajas La arquitectura conocida como Harvard, consiste simplemente en un esquema en el que el CPU está conectado a dos memorias por intermedio de dos buses separados. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada Memoria de Programa. La otra memoria solo almacena los datos y es llamada Memoria de Datos (ver figura 4). Ambos buses son totalmente independientes y pueden ser de distintos anchos. Para un procesador de Set de Instrucciones Reducido, o RISC (Reduced Instrucción Set Computer), el set de instrucciones y el bus de la memoria de programa pueden diseñarse de manera tal que todas las instrucciones ocupen una sola posición de memoria. Además, como los buses son independientes, el CPU puede estar accediendo a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo estar leyendo la próxima instrucción a ejecutar. Se puede observar claramente que las principales ventajas de esta arquitectura son:  Que el tamaño de las instrucciones no está relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa,  Que el tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando una mayor velocidad de operación. Una pequeña desventaja de los procesadores con arquitectura Harvard, es que deben poseer instrucciones especiales para acceder a tablas de valores constantes que pueda ser necesario incluir en los programas, ya que estas

tablas se encontrarán físicamente en la memoria de programa (por ejemplo en la EPROM de un microprocesador).

El Camino de los Datos La figura (a) representa un diagrama simplificado de la arquitectura interna del camino de los datos en el CPU de los microcontroladores PIC. Este diagrama puede no representar con exactitud el circuito interno de estos microcontroladores, pero es exacto y claro desde la óptica del programador. La figura (b) representa el mismo diagrama para un microprocesador ficticio de arquitectura tradicional. Se puede observar que la principal diferencia entre ambos radica en la ubicación del registro de trabajo, que para los PIC’s se denomina W (Working Register), y para los tradicionales es el A (Acumulador).

Figura 5: El camino de los datos para las distintas arquitecturas.

Se puede decir que el uso de una u otra tecnología depende del fin que se espera, pues debido a sus características propias, los microcontroladores y los microprocesadores pueden adquirir variados y diferentes espacios de implementación, por ejemplo, los microprocesadores se han desarrollado fundamentalmente orientados al mercado de los ordenadores personales y las estaciones de trabajo, pues allí se requiere una elevada potencia de cálculo, el manejo de gran cantidad de memoria y una gran velocidad de procesamiento. Mientras que los microcontroladores están concebidos fundamentalmente para ser utilizados en aplicaciones puntuales, es decir, aplicaciones donde el microcontrolador debe realizar un pequeño número de tareas, al menos costo posible. En estas aplicaciones el microcontrolador ejecuta un programa almacenado permanentemente en su memoria, el cual trabaja con algunos datos almacenados temporalmente e interactúa con el exterior a través de las líneas de entrada y salida de que dispone.

CPU

Memorias RAM y ROM

Microprocesadores El microcontrolador es igual de bruto que un micro, por lo cual solamente realiza sus funciones con lo que tiene (datos) y su algoritmo o programa establecida. Son dispositivos externos que lo complementan para su óptimo funcionamiento.

Microcontroladores

Es una de sus funciones principales, la cual se encarga de dirigir sus operaciones.

Las incluye en un solo circuito integrado.

Lenta en comparación con la de un Velocidad de Operación Rápida microprocesador La configuración mínima El Microcontrolador básica de un incluye todo estos Tamaño Microprocesador está elementos en un solo constituida por un Micro Circuito Integrado por lo

de 40 Pines, Una memoria RAM de 28 Pines, una memoria ROM de 28 Pines y un decodificador de direcciones de 18 Pines, lo cual lo convierte en un circuito bastante engorroso.

que implica una gran ventaja en varios factores, como por ejemplo, la disminución en el tamaño del circuito impreso por la reducción de los circuitos externos.

El costo para un sistema Para el Microprocesador, basado en el costo es muy alto en la Costos Microcontrolador es actualidad. mucho menor. Son más susceptibles a la interferencia El alto nivel de electromagnética debido integración reduce los a su tamaño y a su Interferencias niveles de interferencia cableado externo que lo electromagnética hace más propenso al ruido. el tiempo de desarrollo Por el contrario, el de un Tiempo de desarrollo de un microprocesador es microcontrolador es lento. rápido.

VII.

IMPORTANCIA Y JUSTIFICACION

En la actualidad en el sector empresarial “sobreviven” las empresas que a nivel de infraestructura, organización y tecnología están mejor posicionadas en el mercado, se proyectan aquellas empresas que día a día investigan para innovar en la prestación de los servicios que ofrecen o buscan que sus productos sean de la mejor y mayor calidad posible, esto se logra a través de la optimización de los procesos que se realizan ya sea para el prestar el servicio o para generar los productos que cubran una necesidad humana. Gracias a la electrónica y a los innumerables avances tecnológicos se puede lograr optimizar muchos de los procesos, que se desarrollan a nivel industrial, la mejora de estos se logra a través de la automatización donde los microcontroladores juegan un papel importante, las aplicaciones de estos circuitos son ilimitadas, dependen de la imaginación, de la aplicación, de la infraestructura, de las herramientas tecnológicas y del conocimiento para así mismo aplicarlas en un proceso determinado, entre las aplicaciones más importantes se tienen: Operaciones a nivel industrial (el control de las máquinas el cual es realizado a través de censores que permiten percibir cambios en algunas variables físicas y eléctricas, permitiendo realizar los ajustes pertinentes), el hecho de que una máquina pueda realizar su propio “control”, se fortalecen aspectos como: mejora en la producción, mayor calidad de la misma, optimización del tiempo, además se evita que el personal salga lastimado por una mala manipulación de algún dispositivo. Se justifica su uso debido a los siguientes aspectos:        

Bajo costo Periféricos de E/S integrados Bajo Consumo Diseño de la placa sencillo al tener mayor escala de integración Facilidad de uso. Gran cantidad de información disponible en libros, revistas e Internet. Herramientas de desarrollo muy asequibles. Fácil disponibilidad.

VIII.

CARACTERISTICAS ESPECIFICAS

Un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria de acceso aleatorio y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, con lo que para hacerlo funcionar todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidor analógico digital, temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería. Tipos de Microcontroladores Los microcontroladores son los procesadores con memoria incorporada y se encuentran en dispositivos que van desde cepillos de dientes eléctricos a los controladores de frenos antibloqueo en los automóviles. Esta amplia gama de aplicaciones, ha dado lugar a diferentes tipos de microcontroladores con una variedad de memoria integrada y circuitos periféricos. Cada tipo de microcontrolador está adaptado a una aplicación en particular o tipo de circuito. De Propósito general Los fabricantes de microcontroladores, como Atmel y Microchip, ofrecen familias de microcontroladores de propósitos generales. Dentro de estos tipos de dispositivos, a menudo existen diversas configuraciones disponibles tales como tamaños de palabra de 8, 16 y de 32 bits. El tamaño de palabra se refiere al tamaño de los números binarios que pueden ser manejados por el microcontrolador. Asimismo, los dispositivos de propósito general vienen en diferentes configuraciones de memoria y periféricos. Estos microcontroladores

normalmente tienen un conjunto de características que serían útiles en una variedad de aplicaciones y se pueden diseñar en productos tales como electrodomésticos y productos de consumo. De Procesamiento de señal A medida que la velocidad y potencia de procesamiento de los microcontroladores se ha incrementado, los fabricantes han combinado las características de un microcontrolador con características de un procesador de señal digital (o PSD). Por ejemplo, Microchip ofrece la línea de productos dsPIC que ellos denominan controladores de señal digital (o CSD), que tienen características de microcontroladores y de los PSD en un solo núcleo. Los microcontroladores de procesamiento de señales suelen combinar la memoria integrada y simples conjuntos de instrucciones con los circuitos de señales eficientes de procesamiento aritmético encontrados en los PSDs. Estos microcontroladores se utilizan en aplicaciones tales como fuentes de alimentación inteligentes que convierten la energía eléctrica a partir de una forma a otra. De Comunicaciones Entre los muchos tipos de circuitos periféricos que pueden ser integrados en los microcontroladores están las interfaces de comunicación, y en particular los circuitos de interfaz inalámbrica. Los microcontroladores diseñados para aplicaciones de comunicación incluyen secciones para el manejo de protocolos de comunicación tales como Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, CAN bus, infrarrojos, USB y Ethernet. Los microcontroladores de comunicación se pueden encontrar en los dispositivos inalámbricos y cableados de los dispositivos de red tales como los de las aplicaciones de automoción. De Administración de la batería y de la baja tensión La necesidad de un procesador en los dispositivos impulsados a batería ha estimulado el desarrollo de microcontroladores que consuman poca energía, sin embargo, ofrecen la velocidad de procesamiento necesaria en los dispositivos de consumo pequeños. En algunos casos, los microcontroladores sirven como dispositivos de administración de la batería para supervisar la carga y descarga de baterías, tales como las células de iones de litio, en dispositivos electrónicos portátiles. Otros de baja potencia están diseñados

para estar siempre encendidos y típicamente incluyen un modo activo para el procesamiento y un modo de espera para monitorizar una señal mientras dirigen una minúscula cantidad de corriente.

IX.

CONCLUSION La realización de este trabajo ha cumplido con el objeto de conocer un poco más acerca de los microcontroladores y dentro de ese conocimiento podemos decir lo siguiente:

 Basados en los diferentes conceptos que se vieron en este trabajo podemos decir que un microcontrolador es un circuito integrado que contiene todos los componentes de un computador y 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.  También podemos decir que dentro de los componentes que integra un microcontrolador se encuentra el procesador, la memoria para programa y datos, periféricos de entrada / salida, conversores de AD y DA, módulos especializados en la transmisión y recepción de datos).  Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de von Neumann, en el momento presente 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) mientras que 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 de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias.

 Podemos decir también que las instrucciones pueden variar de acuerdo a la arquitectura y su funcionalidad de los procesadores actuales de los cuales se mencionaron: CISC (Computadores de Juegos de Instrucciones Complejas), RISC (Computadores de Juegos de Instrucciones Reducidas), SISC (Computadores de Juegos de Instrucciones Específicas).  También se mencionó algunas de las diferentes áreas de aplicación de los microcontroladores entre las cuales se encuentran: La industria automotriz, la industria de aparatos electrodomésticos, la industria domótica, la industria informática, el área de instrumentación y control, el área de la electromedicina, la industria robótica, los sistemas de comunicaciones, la industria en general, etc.  Igualmente en el aspecto de la programación se pudo ver que estos dispositivos se pueden programar con lenguaje de bajo nivel (Lenguaje ensamblador) y lenguaje de alto nivel (C, Basic, Por esquemas o diagramas de flujos, etc).  Y como se pudo leer las ventajas del microcontrolador son varias podemos mencionar alguna tales como que incluye todo en un solo circuito integrado, el costo para un sistema basado en Microcontrolador es mucho menor, el alto nivel de integración reduce los niveles de interferencia electromagnética, el tiempo de desarrollo es rápido, bajo consumo, el diseño de la placa es sencillo al tener mayor escala de integración, las herramientas de desarrollo son muy asequibles y hay fácil disponibilidad en el mercado.  Dentro de las desventajas podemos mencionar la velocidad de operación es lenta en comparación con la de un microprocesador,

X.

BIBLIOGRAFIA http://www2.ing.puc.cl/~iee3912/files/pic.pdf https://sites.google.com/site/ielimcortezjesusantonio/4-aplicaciones-demicrocontroladores/4-1-primera-aplicacion http://www.alos.5u.com/pic16f877/Generalidades.html http://www.buenastareas.com/ensayos/Importancia-De-Los-Microprocesadores-yMiontroladores/2728711.html http://www.slideshare.net/pedropablofonseca/familia-microcontroladores http://www.mcjournal.com/articles/arc105/arc105.htm http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/microcontroladores/SLIDES_8051_PDF/3_APLICA.PDF http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm#aplicaciones_de_los_microcontroladores http://perso.wanadoo.es/pictob/microcr.htm#los_microcontroladores_pic http://www.ehowenespanol.com/tipos-microcontroladores-info_207081/