Funcional

MICROCONTROLADOR

Un microcontrolador es un circuito integrado digital que puede ser usado para muy diversos propósitos debido a que es programable. Está compuesto por una unidad central de proceso (CPU), memorias (ROM y RAM) y líneas de entrada y salida (periféricos).

¿Qué se puede hacer con un microcontrolador?

Un microcontrolador puede usarse para muchas aplicaciones algunas de ellas son: manejo de sensores, controladores, juegos, calculadoras, agendas, avisos lumínicos, secuenciador de luces, cerrojos electrónicos, control de motores, relojes, alarmas, robots, entre otros.

¿Cómo funciona un microcontrolador?

Como el hardware ya viene integrado en un solo chip, para usar un microcontrolador se debe especificar su funcionamiento por software a través de programas que indiquen las instrucciones que el microcontrolador debe realizar. En una memoria se guardan los programas y un elemento llamado CPU se encarga de procesar paso por paso las instrucciones del programa. 

Para diseñar programas es necesario conocer los bloques funcionales básicos del microcontrolador, estos bloques son:

§  CPU (Unidad central de proceso)

§  Memoria ROM (Memoria de solo lectura)

§  Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio)

§  Líneas de entrada y salida (Periféricos)

¿Qué se necesita para grabar un programa en un microcontrolador?

Se necesita básicamente tres cosas:

1.     Una computadora

2.     Software de programación (incluyendo un compilador).

3.     Un circuito programador

Y obviamente también se necesita un microcontrolador.

La computadora, a través del software de grabación, se encarga de enviar el programa que se desea grabar al microcontrolador por intermedio del circuito programador. Los detalles de este proceso se darán en la unidad IV.

Aplicaciones de los microcontroladores

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

• Electrodomésticos: lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas, etc.

• Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc.

• Automoción: climatización, seguridad, ABS, etc.

• Industria: Autómatas, control de procesos, etc

• Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo, etc.

• Otros: Instrumentación, electromedicina, tarjetas (smartcard), sistemas de navegación, etc.

• 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.

Si sólo se dispusiese de un modelo de microcontrolador, éste debería tener muy potenciados todos sus recursos para poderse adaptar a las exigencias de las diferentes aplicaciones. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. En la práctica cada fabricante de microcontroladores oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Es posible seleccionar la capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S, la cantidad y potencia de los elementos auxiliares, la velocidad de funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy destacado del diseño es la selección del microcontrolador a utilizar.

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, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche, etc. 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.

MICROPROCESADORES 

El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador.

Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

FUNCIONAMIENTO

Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

-Prefetch, prelectura de la instrucción desde la memoria principal.

-Fetch, envío de la instrucción al decodificador.

-Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.

-Lectura de operandos (si los hay).

-Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el    procesamiento.

-Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.

Aplicaciones

• Industria del Transporte
• Computadoras y Electrónica
• Dispositivos para el hogar 

DIFERENCIAS 

    El costo para un sistema basado en Microcontrolador es mucho menor, mientras que para del Microprocesador, es muy alto en la actualidad.

Los Microprocesadores tradicionales se basan en la arquitectura de Von Newmann, mientras que los microcontroladores trabajan con arquitectura de harvard.

La configuración mínima básica de un Microprocesador está constituida por un Micro de 40 Pines, Una memoria RAM de 28 Pines, una memoria ROM de 28 Pines y un decodificador de direcciones de 18 Pines.

Microcontrolador incluye todo estos elementos del Microprocesador en un solo Circuito Integrado por lo que implica una gran ventaja en varios factores: En el circuito impreso por su amplia simplificación de circuitería.

Los microprocesadores tienen una arquitectura destinada al procesamiento de la información. Las características de los microprocesadores son: la CPU, las memoria RAM, ROM y periféricos se encuentra separados; asi mismo los programas que se realizan para un microprocesador siempre tienen un fin

En el caso del micro controlador tienen una arquitectura destinada a procesos de control. Las características de los micro controladores es que en un solo chip pueden contar con la CPU memoria RAM, ROM, periféricos, timers, conversores AD y DA. Los programas que se realizan para un micro controlador nunca tienen fin, es decir solo termina el programa cuando se corta la energía.

IMPACTO DE ESTOS EN LAS TELECOMUNICACIONES 

    El microprocesador y el micro controlador ha tenido un impacto global en las telecomunicaciones debido a que el mundo o la sociedad requiere de nuevas tecnologías para satisfacer las necesidades de los usuarios, hoy en día tienen amplio campo de acción y que de una u otra forma representan gran parte del desarrollo tecnológico que se viene dando.

CONCLUSIÓN 

Ha sido tanto el avance en el sector de tecnologías de la información y la comunicación que hoy en día nos vemos beneficiados en ello, teniendo la posibilidad de escoger dispositivos que se adapten a nuestras necesidades y a los requerimientos planteados para la elaboración o la puesta en marcha de proyectos de automatización, o para el manejo adecuado y eficiente de datos.

Es así que los es de gran importancia establecer cuales son las principales diferencias y ventajas de los Microcontroladores y Microprocesadores, dispositivos que hoy en día tienen amplio campo de acción y que de una u otra forma representan gran parte del desarrollo tecnológico que se viene dando.

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