miércoles, 20 de mayo de 2015

Familia de Microcontroladores (µC)


Programando Embedded System Microcontroller con Metologia interactiva.


GILBERTO PASCUAL, 2015



Familia de
Microcontroladores (µC)





Figura1


Figura2


“Ahora usted puede aprender a Programar Microcontroladores de forma muy fácil”.




Introducción:

Existen 3 grandes familias de Microcontroladores que aún se conservan como líderes en el mercado de estos dispositivos programables, los cuales son:

AVR, PIC, 8051

Las características de cada dispositivo se detallan en la siguiente tabla:


Figura3


Familia Microcontroladores AVR® 8-Bit:

Dentro de los Microcontroladores AVR, existen un gran número de Microcontroladores, diseñados para propósitos específicos, como se detallan en la siguiente tabla:


Figura4

Veamos a continuación las características eléctricas, capacidades de memoria, velocidad y pines:


Figura5

Para finalizar con las características de la familia de Microcontroladores AVR, se muestra la evolución de estos Microcontroladores a lo largo de los años:


Figura6

Aprendiendo a leer información del encapsulado del AVR:

Como todo integrado, los Microcontroladores AVR, poseen su encapsulado, es decir el integrado físicamente, con su código se puede conocer las características que posee, tal como se enseñara a continuación:


Figura7

El código o nombre escrito en la parte superior del integrado está clasificado de la siguiente forma:


Figura8

Dónde:

AT: describe el nombre del fabricante del Microcontrolador al que pertenece, en este caso es ATMEL.

Mega: describe la familia de Microcontrolador al que pertenece, en este caso es MEGA, o sea este Microcontrolador, posee todas las características de la familia MEGA de AVR.

8: Menciona el tamaño de la memoria flash que posee el Microcontrolador.

L: Esta palabra, nos indica que el Microcontrolador puede trabajar con valores de alimentación de 2.7v ~ 5v, si no tiene la letra L, por defecto se dice que el Microcontrolador solo se alimenta con un rango de tensión de 4.5v ~ 5v.

8: Nos indica que este Microcontrolador, como  máximo puede trabajar con una velocidad de 8Mhz.

P: Finalmente, esta letra nos indica el tipo de encapsulado que tiene el Microcontrolador, la letra P, hace referencia al encapsulador PDIP, recuerde que existen más tipos de encapsulados, los cuales pueden ser: SOIC, TQFP, LQFP… Como se muestra a continuación:


Figura9

Si deseamos conocer todas las características del Microcontrolador que deseamos usar en nuestros diseños, nosotros debemos baja el DataSheet o la hoja de especificaciones del Microcontrolador. Para nuestro caso el programa Bascom-AVR, cuenta con un enlace para descargar automáticamente el Datasheet de cualquier Microcontroladores que se encuentra en su Librería.

Para terminar esta sesión, daré conocer las características del Microcontrolador que se usara, para dictar este curso.

Características del Microcontrolador Atmega16:

El Microcontrolador ATMEGA16, se puede decir que es el inicio de un Microcontrolador completo, ya que posee más puertos de entrada y salida de datos; lo que proporciona más funcionalidades para la elaboración de cualquier proyecto.


Figura10

El ATMEGA16 posee 4 puertos (A, B, C, D) que puede ser usado independientemente como entradas o salidas.
El puerto A posee los canales de conversión análoga a Digital.

El puerto B tiene como pines relevantes, a los de programación del Microcontrolador, como: SCK, MISO y MOSI.

El puerto C, presenta características primordiales para comunicación I2C, con los pines SDA, SCL.

Y finalmente el puerto D, se encuentra los pines de Transmisión y Recepción de datos seriales.

A continuación se muestra las características más importantes del Microcontrolador ATMEGA16.

·       32 registros de propósito general.
·       16KBytes de Memoria de programa.
·       512 Bytes en memoria no volátil EEPROM.
·       1Kbyte en memoria SRAM.
·       4 canales PWM.
·       8 canales ADC de 10 Bits.
·       Comunicación USART.
·       Oscilador interno RC de 1Mhz, 4Mhz y 8Mhz.
·       RTC interno con cristal de 32768Hz.
·       Voltaje de operación de 2.7V a 5.5v.


Dentro del mercado de Microcontroladores, el ATMEGA16 está siendo reemplazado por el ATMEGA164P, pero la diferencia es mínima e interna, debido a la presencia de registros de control mucho más avanzados.

A pesar de que el lenguaje exacto y nativo de los Microcontroladores es el lenguaje Ensamblador, este curso trata de dar una visión más simple de programación de Microcontroladores mediante programación estructurada de alto nivel como BASIC, mediante el uso del programa BASCOM-AVR.


Diseño de un sistema estándar:

Como anexo a este curso, se dará conocer que existen 2 modelos de arquitectura de procesamiento de datos dentro los de Microcontroladores, los cuales son:

Von Neumann y Harvard

Von-Neumann: En esta arquitectura el procesador del Microcontrolador utiliza un bus de lectura de direcciones de registros, un bus de lectura de datos, los datos tomados son de una sola memoria incluida dentro del Microcontrolador. Como se detalla en la siguiente imagen:


Figura11


Harvard: En esta arquitectura el procesador del Microcontrolador utiliza un bus de lectura de direcciones de registros y un bus de lectura de datos, para las instrucciones y los datos de forma independiente, tal como se muestra a continuación:



Figura12

Bueno, hay muchas más diferencias con estas dos grandes arquitecturas que se diseñaron en su momento para el procesamiento de los datos dentro de los registros del programa, direcciones dentro del Microcontrolador. Por ejemplo existen los siguientes métodos de arquitectura para el diseño de sistemas de Cómputo:

150 ~ 1500 Instruction Complex Instruction Set Computer: CISC
30 ~ 130 Instruction Reduced Instruction Set Computer: RISC
15 ~ 30 Instruction Minimum Instruction Set Computer: MISC

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¡Gracias!

Atte. Gilberto Pascual

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