MICROCONTROLADORES

aumhernandezc
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Se hace un recorrido por la historia, observando como fue el desarrollo de los microcontroladores de 8 bits.

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MICROCONTROLADORES
1 En 1969 fue fundada por Gordon E. Moore y Robert Noyce
1.1 Su desarrollo surge a partir de la tecnología de los circuitos integrados
1.1.1 Estos contenían procesador y perisféricos, los cuales permitieron el desarrollo del primer Chip que contenia una microcomputadora, o bien como lo denominamos hoy un microcontrolador.
1.2 Nacimiento del primer microprocesador en 1971
1.2.1 En 1969 un grupo de ingenieros japoneses de la compañía BUSICOM le solicitaron a INTEL microprocesadores para sus calculadoras programables , el encargado de esta solicitud fue Marcian Hoff.
1.2.1.1 Hoff pensó en una solución diferente, esta consistía en que la función del circuito integrado se determinaría por un programa almacenado en él. La configuración sería más simple, pero que requeriría mucho más memoria de lo que requería el proyecto que propusieron los ingenieros japoneses.
2 INTEL
2.1 INTEL 4004 Microprocesador de 4 bits, velocidad de 6 000 operaciones por segundo, tenia 16 pines, máxima velocidad de reloj de 740KHz, arquitectura Harvard (almacenamiento separedo de programas y de datos), con un conjunto de 46 instrucciones ( 42 son de 8 bits de ancho y 5 de 16 bits de ancho), 16 registros de 4 bits cada uno.
2.2 INTEL 4040 fue diseñado por Federico Faggin (propuso la arquitectura y condujo el proyecto) y Tom Innes. Tenia 24 pines, conjunto de 60 instrucciones, 8 Kbytes de memoria, 24 registros de 4 bits cada uno.
2.3 INTEL 8008 fue un microrocesador lanzado al mercado en abril de 1972. Emplea direcciones de 14 bits, pudiendo así direccionar hasta 16KB de memoria, de 18 pines, 8 puertos de entrada y 24 de salida, un set de 45 instrucciones y una velocidad de 300 000 operaciones por segundo
2.4 INTEL 8080 lanzado al mercado en abril de 1974. Se le considera como el primer microprocesador de 8 bits realmente usable, corria a 2MHz, de 40 pines, bus de direcciones de 16 bits, bus de datos de 8 bits con acceso a memoria de 64KB, con 75 instrucciones
2.5 INTEL 8085 es un procesador de 8 bits, requería de una alimentación de 5V por eso el ultimo numero, y aunque tenia las mismas características que el 8080, fue utilizado como microcontrolador.
2.6 INTEL 8088 fue lanzado en 1979, es un procesador con bus de datos de 8 bits, arquitectura interna de 16 bits, direccionamiento de 1Mb , reloj de 5MHz, y fue usado en el primer computador personal de IBM.
2.7 INTEL 80186 y 80188 fueron microprocesadores desarrollados en 1982, el 80186 tiene un bus de 16 bits, mientras que el i80188 lo tiene de 8 bits, La velocidad de reloj de los dos es de 6 MHz, su uso principal fue como procesadores empotrados.
2.8 INTEL 80286 (llamado oficialmente iAPX 286) es un microprocesador de 16 bits de la familia x86, que fue lanzado al mercado el 1 de febrero de 1982. Fue el primer procesador x86 con modo protegido, en el cual existían cuatro anillos de ejecución y división de memoria mediante tablas de segmentos, se permitía el uso de toda la memoria directamente, habilitando que pudiera ser direccionada hasta 16 MB de memoria con la unidad de gestión de memoria (MMU) lineal del chip y con 1 GB de espacio de dirección lógica.
2.9 INTEL 80386 fue lanzado al mercado el 16 de octubre de 1985. Es un microprocesador CISC con arquitectura x86, fue empleado como la unidad central de proceso de muchos ordenadores personales desde mediados de los años 80 hasta principios de los 90.
2.9.1 Se han implementado nuevas prestaciones que lo convierten en resistente a la radiación y adecuado para uso aeroespacial, pero a este veterano diseño le favorece el bajo coste, su amplio uso, y el que su rendimiento y desarrollo de software está perfectamente caracterizado
2.10 INTEL 80486 son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86, tienen un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada, esto hace que sean el doble de rápidos que un i386 a la misma frecuencia de reloj.
3 PIC
3.1 Los microcontroladores PIC se caracterizan por su arquitectura Harvard con memorias de programa y de datos independientes, accesibilidad simultanea y diversidad en la longitud de tamaño de las posiciones y el tamaño de ambas memorias.
3.1.1 Los Microcontroladores Pic de 8 bits, manejan instrucciones de 8 bits en su bus de datos y el de los registros de la CPU
3.1.1.1 Gama Baja
3.1.1.1.1 Contiene 33 instrucciones Maquina de 12 bits de longitud ,y dispone de una sola pila con solo dos niveles de profundidad Su memoria es reducida ,al igual que sus recursos internos
3.1.1.1.1.1 Constan de 14 modelos , los cuales 6 están encapsulados solo con 6 patitas llamados “nanos”, los cuales son útiles para pequeñas aplicaciones ,porque solo se ocupan 2 patitas para la alimentación y los otros 4 quedan para las entradas y salidas, y la función de sus periféricos donde se encuentra Temporizador o Timer ,Comparador analógico ,un CAD de 8 bits, etc.
3.1.1.2 Gama Media
3.1.1.2.1 Responde a un repertorio de 35 instrucciones con 14 bits de longitud cada una Pila con 8 niveles de profundidad y con un vector de interrupción
3.1.1.2.1.1 Están encapsulados en 8 patitas
3.1.1.3 Gama Alta
3.1.1.3.1 Tiene un repertorio de 77 instrucciones de 16 bits de longitud cada una Pila con 31 niveles de Profundidad y 2 vectores de interrupción, su nomenclatura es pic18xxxxxx La capacidad de memoria alcanza los 128 Kb y de datos 3963 bytes, con una EEPROM hasta 1kb
3.1.1.3.1.1 Tiene periféricos entre los que destaca un convertidor AD de 10 bits ,hasta 5 temporizadores ,interface para comunicación con bus i2c,spi,usart,can 2.0b.
3.1.2 Microcontroladores Pic de 16 bits
3.1.2.1 Rendimiento de 16 MIPS 32 Hz
3.1.2.1.1 Pic 24F con arquitectura Harvard modificada, bus de datos de 16 bits, instrucciones de longitud de 24 bits, maneja una memoria de programa lineal de hasta 8MB y datos hasta 64 Kb
3.1.2.1.2 Pic 24H alcanza un rendimiento de hasta 40mips, dispone de una memoria flash de hasta 256kb y una RAM de hasta 16kb, encapsulados en formato TQFP con 64,80,y 100 patitas.
3.1.2.2 DSC (CONTROLADORES DIGITALES DE SEÑALES
3.1.2.2.1 dsPic30F importante capacidad de memoria, contiene la mayoría de periféricos y recursos, rendimiento de 30 MIPS con un voltaje comprendido entre 4.5 y 5.5v. Incorpora un motor DSP ,que le permiten ejecutar instrucciones que realizan las operaciones matemáticas
3.1.2.2.1.1 dspic30fde propósito general con 8 modelos
3.1.2.2.1.2 dspic30f de control de motores con 9 modelos
3.1.2.2.1.3 dspic30f para control de sensores con 4 modelos
3.1.2.2.2 Familia dsPic 33f son compatibles con los dspic30f, porque tienen el mismo repertorio de instrucciones, misma distribución de pillaje y utilizan las mismas herramientas de desarrollo. No disponen de EEPROM pero se distinguen porque: se alimenta con 3.3v aunque sus les pueden trabajar con niveles TTL, incorpora un controlador DMA de 8 canales, aumentan el numero de interrupciones y excepciones, alcanza un rendimiento de 40 MIPS, posee una interfaz para códec, hay modelos con 256 Kb de memoria flash y 30 Kb de RAM
4 MSP 430
4.1 La familia MSP430 de Texas Instruments son procesadores de ultra bajo consumo que ofrecen diferentes conjuntos de periféricos específicos para diversas aplicaciones. La arquitectura, juntocon cinco modos de bajo consumo, se ha optimizado para lograr una vida prolongada de la batería en aplicaciones autosuficientes de medición.
4.1.1 El dispositivo cuenta con una poderosa CPU RISC de16-bit, los registros son de 16-bits, y generadores de constantes que contribuyen a la eficiencia máxima del código. El oscilador controlado digitalmente (DCO) permite despertar desde los modosde bajo consumo al modo activo en menos de 1 ms
4.1.1.1 La serie MSP430G2553 es un microcontrolador de ultra-baja potencia con un temporizador inter conexión de 16-bits y diez pines de E/S.
4.1.1.2 La arquitectura que sigue es la llamada Von Neumann, con una CPU de 16-bits del tipo RISC y 16registros del mismo tamaño disponibles para su uso
5 ATMEL
5.1 Una compañía fundada en 1984, dentro de sus productos semiconductores tenia los microcontroladores, se baso enarquitecturas como las del 8051, AT91SAM de ARM y las suyas AVR y AVR32.
5.1.1 El AVR es una CPU de arquitectura Harvard, cuenta con 32 registros de 8 bits y diseño estuvo enfocado para la ejecución eficiente del codigo C compilado.
5.1.1.1 Su clasificación por familias es:
5.1.1.1.1 AT90CAN
5.1.1.1.1.1 Cuenta con controladores de bus.
5.1.1.1.2 AT90USB
5.1.1.1.2.1 ATmega integrado con controlador USB
5.1.1.1.3 ATtiny
5.1.1.1.3.1 pequeños mcu AVR con memoria flash programable de 0,5 a 8 KB encapsulados de 6 a 20 pines y set de perisféricos limitado.
5.1.1.1.4 ATmega
5.1.1.1.4.1 Grandes mcu AVR con memoria flash programable de 4 a 256 KB encapsulados de 28 a 100 pines, set de perisféricos y conjunto de instrucciones extendidos.
6 FREESCALE
6.1 Nace en el 2004 después de la división de Motorola.
6.1.1 Los MCU de 8 bits tuvieron gran impacto en la industria, puesto que mejoraron la exactitud de los diseños.
6.1.1.1 El MCU 86HC08
6.1.1.1.1 Es de propósito general y cuenta con arquitectura Von Neuman y tiene solo un bloque de memoria.
6.1.1.2 EL MCU 86HCS08
6.1.1.2.1 Mejora su versatilidad y su gama de aplicaciones, con la integración de la depuración por el puerto BDM, junto con instrucciones nuevas.
7 ZILOG
7.1 Nace en 1976 cuando Federico Faggin decide dejar a INTEL y empieza su propia empresa ZILOG ING.
7.1.1 EL Z80
7.1.1.1 Sera un MCU capaz de desarrollar todos los programas que se habian creado para el INTEL 8080, pero ademas seria un mcu mas poderoso y economico.
7.1.1.1.1 Podía direccionar 64 Kb de memoria, tenía 176 instrucciones, un gran número de registros, una opción para refresco de memoria dinámica de la RAM, mayor velocidad de trabajo
7.1.1.1.2 El Z80 fue el microprocesador comercializado más exitoso de ese tiempo

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