LOS MICROCONTROLADORES

Inicialmente cuando no existan los microprocesadores las personas se ingeniaban en diseñar sus circuitos electrónicos y los resultados estaban expresados en diseños que implicaban muchos componentes electrónicos y cálculos matemáticos. Un circuito lógico básico requería de muchos elementos como transistores, resistencias.
Al principio se creía que el manejo de un microprocesador era para aquellas personas con un coeficiente intelectual muy alto; Por lo contrario con la aparición de este circuito integrado todo seria mucho mas fácil de entender y los diseños electrónicos serian mucho mas pequeños y simplificados.

Los microcontroladores están conquistando el mundo, pero la invasión acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI sera testigo de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que se fabrican hoy en días. Cada vez existen mas productos que incorporan un Microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y costo, mejorar su fiabilidad.

El funcionamiento y aplicaciones de los microcontroladores y los microprocesadores permite profundizar en los aspectos tecnológicos de las arquitecturas de las nuevas computadoras, convirtiéndose de esta forma en una herramienta útil para el desarrollo de variadas aplicaciones que contribuyen al avance tecnológico y desarrollo integral de la sociedad. Estas aplicaciones que han surgido con propósitos, para solucionar las diversas necesidades existentes, que frustraban la realización de actividades ejecutadas por personas en los diferente escenarios industriales, empresariales entre otros.

Las circunstancias con las que nos encontramos hoy en el campo de los microcontroladores tienen sus raíces en el desarrollo de la tecnología de los circuitos integrados. Este desarrollo ha hecho posible contener cientos de miles de transistores en un solo chip. Ése era uno de los requisitos previos para la producción de los microprocesadores, y las primeras computadoras eran hechas agregando periféricos externos como la memoria, timers etc. lo que aumentaba el volumen de los circuitos integrados. Estos circuitos integrados contenían procesador y periféricos. Así es cómo se desarrollo el primer chip que contenía una microcomputadora, o lo que después se llegaría a conocer como un microcontrolador.

Para desencadenar la temática propuesta acerca de las similitudes, diferencias, de los microprocesadores y microcontroladores, es necesario que el lector tenga un poco de conocimiento sobre el tema.

El µC es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, que esta contenido en el chip de un circuito integrado programable y se destina a gobernar una sola tarea con el programa que reside en su memoria. Sus lineas de entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar.
Las partes principales de un microcontrolador son:

• Procesador: La necesidad de conseguir elevados rendimientos en el procesamiento de las instrucciones ha desembocado en el empleo generalizado de procesadores de arquitectura Harvard frente a las tradicionales que seguían la arquitectura Von Neumann.

• Memoria no volatín para contener el programa:
  Hay cinco tipo de memoria para soportar estas función, estas son:
  ROM. Se graba el chip durante su fabricación, implica costos altos y solo se recomienda cuando se produce en serie.
  EPROM. Se graba con un dispositivo que es gobernado mediante un computador personal.
  OTP. Se graba por el usuario igual que la memoria EPROM, a diferencia de la EPROM la OTP se puede grabar solamente una vez.
  EEPROM. La grabación es similar a la de las memorias EPROM y OTP, la diferencia es que el borrado se efectúa de la misma forma que el grabado, o sea eléctricamente.
  FLASH. Posee las mismas características que la EEPROM, pero esta tiene menor consumo de energía y mayor capacidad de almacenamiento.
  Memoria de lectura y escritura para guardar los datos
  Algunos microcontroladores manejan la memoria RAM estática (SRAM), otros como el PIC16F84A disponen de una memoria de datos del tipo EEPROM.
  Linea de E/S para los controladores de periféricos
  Comunicación paralelo
  Comunicación serial

Diversas puertas de comunicación A excepción de dos pines para la alimentación, dos para el cristal de cuarzo y una mas para provocar el Reset, los restantes pines de un microcontrolador sirven para soportar con los periféricos externos que controla.

Esquema de diseño de Un Microcontrolador.

En las siguientes gráficas se muestra los diferentes tipos de arquitecturas y el diagrama de bloque de un Microcontrolador:

Arquitectura Von Neumann

Arquitectura Harvard

El microcontrolador es uno de los logros más sobresalientes del siglo XX. Hace un cuarto de siglo tal afirmación habría parecido absurda. Pero cada año, el microcontrolador se acerca más al centro de nuestras vidas, forjándose un sitio en el núcleo de una máquina tras otra. Su presencia ha comenzado a cambiar la forma en que percibimos el mundo e incluso a nosotros mismos. Cada vez se hace más difícil pasar por alto el microcontrolador como otro simple producto en una larga línea de innovaciones tecnológicas.
Ninguna otra invención en la historia se ha diseminado tan aprisa por todo el mundo o ha tocado tan profundamente tantos aspectos de la existencia humana. Hoy existen casi 15,000 millones de microchips de alguna clase en uso . De cara a esa realidad, ¿quién puede dudar que el microcontrolador no sólo está transformando los productos que usamos, sino también nuestra forma de vivir y, por último, la forma en que percibimos la realidad?
Desde luego, éste es el milagro. Decenas de miles de microcontroladores se integran todos los días en las plantas de manufactura más avanzadas jamás conocidas, donde un simple gránulo de polvo puede significar el desastre, donde los procesadores ocurren en ambientes más limpios que ningún otro sitio en la tierra. Incluso el agua que utiliza para enjuagar las superficies de los chips terminados es más pura que la que se utiliza en la cirugía a corazón abierto.
Y no obstante, pese a un proceso de manufactura extraordinariamente refinado, los microchips se producen en volumen a razón de más de 1,000 millones de unidades por año. Para poner esta complejidad en perspectiva, imagínese que dentro de cada microcontrolador diminuto existe una estructura tan compleja como una ciudad de tamaño mediano, incluidas todas sus líneas de energía eléctrica, líneas telefónicas, líneas de drenaje, edificios, calles y casas. Ahora imagine que en esa misma ciudad, millones de personas se desplazan a la velocidad de la luz y con la sincronización perfecta en una danza de coreografía muy complicada.
Pero el microcontrolador ya ha eclipsado hasta a la Revolución Industrial. Evolucionando a mayor velocidad que ningún otro invento en la historia, la capacidad del microprocesador ha aumentado 10,000 veces en los últimos 25 años. Lo que es notable, y quizá un poco atemorizante, es que por todos los indicios, estamos tan sólo a la mitad de la historia del microcontrolador. No es muy aventurado sugerir que la humanidad tardará otro siglo en comprender todas las implicaciones de esta revolución. Por lo tanto, todos los milagros de que somos testigos hoy como resultado del microcontrolador pueden ser si acaso una pequeñísima fracción de todas las maravillas que obtendremos de este dispositivo hacia el nuevo milenio.
El más grande atributo del microcontrolador es que puede integrar inteligencia casi a cualquier artefacto. Se le puede entrenar para adaptarse a su entorno, responder a condiciones cambiantes y volverse más eficiente y que responda a las necesidades únicas de sus usuarios. Desmonte cualquier rincón de la vida moderna, retire la capa exterior de cajas y material de construcción y luces parpadeantes, y como semillas en una maceta, aparecerán microcontroladores por millones.