¿Qué es un microcontrolador?

Los microcontroladores son parte integral de los sistemas integrados. Un microcontrolador es básicamente una computadora pequeña y barata en un solo chip que comprende un procesador, una pequeña memoria y periféricos programables de entrada y salida. Están pensados ​​para ser utilizados en productos y dispositivos controlados automáticamente para realizar tareas predefinidas y preprogramadas. Para tener una mejor idea de lo que realmente es un microcontrolador; veamos un ejemplo de un producto donde se usa un microcontrolador. Un termómetro digital que muestra la temperatura ambiente utiliza un microcontrolador que está conectado a un sensor de temperatura y una unidad de visualización (como LCD). El microcontrolador aquí toma la entrada del sensor de temperatura en forma cruda, la procesa y la muestra en una pequeña unidad de pantalla LCD en una forma legible por humanos.De manera similar, se utilizan uno o varios microcontroladores en muchos dispositivos electrónicos de acuerdo con los requisitos y la complejidad de las aplicaciones.

¿Dónde se utilizan?

Los microcontroladores se utilizan en sistemas integrados, básicamente una variedad de productos y dispositivos que son una combinación de hardware y software, y se desarrollan para realizar funciones particulares. Algunos ejemplos de sistemas integrados en los que se utilizan microcontroladores podrían ser: lavadoras, máquinas expendedoras, microondas, cámaras digitales, automóviles, equipos médicos, teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, robots y varios electrodomésticos.

¿Por qué usamos microcontroladores?

Los microcontroladores se utilizan para emplear la automatización en aplicaciones integradas. La razón principal detrás de la inmensa popularidad de los microcontroladores es su capacidad para reducir el tamaño y el costo de un producto o diseño, en comparación con un diseño que se construye utilizando microprocesador, memoria y dispositivos de entrada / salida separados.

Como los microcontroladores tienen características como microprocesador incorporado, RAM, ROM, interfaces seriales, interfaces paralelas, convertidor analógico a digital (ADC), convertidor digital a analógico (DAC), etc., que facilitan la creación de aplicaciones a su alrededor. Además, el entorno de programación de los microcontroladores ofrece amplias posibilidades para controlar los diferentes tipos de aplicaciones según sus necesidades.

¿Cuáles son los diferentes tipos de microcontroladores?

Existe una amplia gama de microcontroladores disponibles en el mercado. Varias empresas como Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors, etc. fabrican diferentes tipos de microcontroladores con diferentes tipos de características. Al examinar varios parámetros como la memoria programable, el tamaño del flash, el voltaje de suministro, los pines de entrada / salida, la velocidad, etc., se puede seleccionar el microcontrolador adecuado para su aplicación.

Echemos un vistazo a estos parámetros y a los diferentes tipos de microcontroladores según estos parámetros.

Bus de datos (tamaño de bits):

Cuando se clasifican según el tamaño de bits, la mayoría de los microcontroladores van desde 8 bits a 32 bits (también hay disponibles microcontroladores de bits más altos). En un microcontrolador de 8 bits, su bus de datos consta de 8 líneas de datos, mientras que en un microcontrolador de 16 bits, su bus de datos consta de 16 líneas de datos y así sucesivamente para microcontroladores de 32 bits y superiores.

Memoria:

Los microcontroladores necesitan memoria (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memoria flash, etc.) para almacenar programas y datos. Mientras que algunos microcontroladores tienen chips de memoria incorporados, otros requieren una memoria externa para conectarse. Estos se denominan microcontroladores de memoria integrada y microcontroladores de memoria externa, respectivamente. El tamaño de la memoria incorporada también varía en los diferentes tipos de microcontroladores y, en general, encontrará microcontroladores con una memoria de 4B a 4Mb.

Número de pines de entrada / salida:

Los microcontroladores varían según el número de tamaños de pines de entrada y salida. Se puede elegir un microcontrolador específico según el requisito de aplicación.

Conjunto de instrucciones:

Hay dos tipos de conjuntos de instrucciones: RISC y CISC. Un microcontrolador puede utilizar RISC (Ordenador con conjunto de instrucciones reducido) o CISC (Ordenador con conjunto de instrucciones complejas). Como sugiere el nombre, RISC reduce el tiempo de operación definiendo el ciclo de reloj de una instrucción; mientras que CISC permite aplicar una instrucción como alternativa a muchas instrucciones.

Arquitectura de memoria:

Hay dos tipos de microcontroladores: los microcontroladores de arquitectura de memoria de Harvard y los microcontroladores de arquitectura de memoria de Princeton.

A continuación se muestran algunos microcontroladores populares entre estudiantes y aficionados.

Serie 8051 de microcontroladores (8 bits)

Microcontroladores AVR de Atmel (serie ATtiny, ATmega)

Microcontroladores de la serie PIC de Microchip

Microcontroladores de Texas Instruments como MSP430

Microcontroladores ARM

Características de los microcontroladores

Los microcontroladores se utilizan en sistemas integrados por sus diversas características. Como se muestra en el siguiente diagrama de bloques de un microcontrolador, se compone de procesador, pines de E / S, puertos seriales, temporizadores, ADC, DAC y Control de interrupciones.

Procesador o CPU

El procesador es el cerebro de un microcontrolador. Cuando se proporciona la entrada a través de pines de entrada e instrucciones a través de programas, procesa los datos en consecuencia y los proporciona en los pines de salida.

Memoria

Los chips de memoria están integrados en un microcontrolador para almacenar todos los programas y datos. Puede haber diferentes tipos de memoria integrados en microcontroladores como RAM, ROM, EPROM, EEPROM, memoria Flash, etc.

Puertos de entrada-salida

Cada microcontrolador tiene puertos de entrada y salida. Dependiendo de los tipos de microcontroladores, la cantidad de pines de entrada y salida puede variar. Se utilizan para interactuar con dispositivos externos de entrada y salida como sensores, unidades de visualización, etc.

Puertos seriales

Facilitan la interfaz serie de los microcontroladores con otros periféricos. Un puerto en serie es una interfaz de comunicación en serie a través de la cual la información se transfiere hacia adentro o hacia afuera, uno por uno, a la vez.

ADC y DAC

A veces, los sistemas integrados necesitan convertir datos de digitales a analógicos y viceversa. Por lo tanto, la mayoría de los microcontroladores están incorporados con ADC (convertidor analógico a digital) y DAC (convertidores digitales a analógicos) incorporados para realizar la conversión requerida.

Temporizadores

Los temporizadores y contadores son partes importantes de los sistemas integrados. Son necesarios para diversas operaciones como generación de pulsos, recuento de pulsos externos, modulación, oscilación, etc.

Control de interrupción

El control de interrupciones es una de las poderosas funciones de los microcontroladores. Es una especie de notificación que interrumpe el proceso en curso e instruye a realizar la tarea definida por el control de interrupciones.

Para resumir todo esto, los microcontroladores son una especie de mini computadoras compactas que están diseñadas para realizar tareas específicas en sistemas integrados. Con una amplia gama de funciones, su importancia y uso son muy amplios y se pueden encontrar en productos y dispositivos de todas las industrias.