La gran mayoría de los productos electrónicos requieren un microcontrolador o microprocesador para que funcione «su cerebro». Los productos avanzados que necesitan capacidades de procesamiento de alta velocidad (como un teléfono inteligente o tableta ) requieren de un microprocesador, si no fuera este el caso, entonces un microcontrolador sería la mejor solución. Un ejemplo claro de estas dos definiciones es el Arduino, este se basa en un microcontrolador y una Raspberry Pi se basa en un microprocesador.
Lo más probable es que todo diseño electrónico necesitará un microcontrolador. En general, un microcontrolador puede ser como un ordenador construido en un solo circuito integrado que contiene un pequeño procesador, memoria y periféricos. Hay un montón de opciones para microcontroladores, tal vez un número inimaginable de opciones.
Tip: Al inicio de un proyecto, siempre es una buena idea dibujar un diagrama de bloques del sistema que se te ha ocurrido.
¿Cómo elegir el mejor microcontrolador para mi proyecto? Aquí te dejamos estas sugerencias a tomar en cuenta para elegir la mejor opción de acuerdo a las necesidades y requerimientos del proyecto que se esté planeando llevar a cabo.
¿Qué tipo de componentes vamos a conectar al microcontrolador?
Un diagrama de bloques del sistema es de gran valor para una planificación inicial, ya que podemos definir cuantos pines de Entrada y Salida requerimos (E/S) y cuantos puertos de comunicación en serie necesitaremos para el proyecto.
Los microcontroladores pueden incluir una amplia variedad de periféricos. En la siguiente lista conocerás algunas de las características que se pueden encontrar en microcontroladores modernos y que te ayudarán a elegir el correcto.
MEMORIA.
La mayoría de los microcontroladores disponibles en la actualidad incluyen una función de memoria FLASH y memoria RAM. La memoria FLASH es una memoria no volátil que se utiliza para almacenamiento de programas, y la memoria RAM es una memoria volátil que se utiliza para el almacenamiento temporal. Algunos microcontroladores también incluyen una memoria EEPROM para almacenar datos de forma permanente.
ENTRADAS/SALIDAS DIGITALES DE PROPÓSITO GENERAL (GPIO).
Los pines GPIO (General Purpose Input/Output) son de nivel lógico utilizados para entrada y salida. Generalmente pueden consumir o proporcionar unos cuantos milliamperes o ser configuradas como pines de interrupción o push pull.
- Entrada analógica: La mayoría de los microcontroladores tienen la capacidad de leer con precisión un voltaje analógico. Las señales analógicas se muestrean por el microcontrolador a través de un convertidor analógico a digital (ADC).
- Salida analógica: Las señales analógicas pueden ser generadas por el microcontrolador a través de un convertidor de digital a analógico (DAC) o por Modulación por Ancho de Pulso (PWM). No todos los microcontroladores incluyen un DAC pero sí ofrecen capacidades de PWM.
PROGRAMACIÓN ISP.
El ISP permite programar un microcontrolador mientras se encuentra instalado en el circuito de aplicación, en lugar de tener que desmontarlo. Los dos protocolos más comunes de ISP son JTAG y SWD.
WIRELESS O CONEXIÓN INALÁMBRICA.
Si su producto necesita capacidades inalámbricas están los microcontroladores especializados disponibles que ofrecen Bluetooth, WiFi, ZigBee y otros estándares inalámbricos.
COMUNICACIÓN SERIAL.
Todos los microcontroladores proporcionan algún tipo de comunicación en serie. Los diversos protocolos de comunicación en serie comúnmente ofrecidos con microcontroladores se describen a continuación:
- UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter): Es un puerto serie que transmite las palabras digitales, típicamente de longitud 7 a 8 bits, entre un bit de inicio y un bit de paridad opcional y uno o dos bits de parada. Un UART se utiliza comúnmente junto con otras normas, tales como RS-232 o RS-485. El UART es el tipo de comunicación en serie más antiguo. UART es un protocolo asíncrono que significa que no hay señal de reloj. Muchos microcontroladores también incluyen una versión sincróna de un UART denominada USART.
- Interfaz Periférica Serial (SPI): SPI se utiliza para la comunicación en serie de corta distancia entre el microcontrolador y los periféricos. SPI es un protocolo síncrono, lo que significa que incluye una señal de reloj para medir el tiempo. SPI es un estándar de 4 hilos que incluye datos de entrada, datos de salida, reloj y señales de selección de chip.
- Circuito Interintegrado (I²C, del inglés Inter-Integrated Circuit) : I²C también escrito como I2C, es un bus serial de 2 hilos utilizados para la comunicación entre el microcontrolador y otros chips. Al igual que SPI, I2C es también un protocolo síncrono. Sin embargo, a diferencia de SPI, I2C utiliza una sola línea para los datos de entrada y salida. También en lugar de una señal de selección, I2C utiliza una dirección única para cada periférico. I2C tiene la ventaja de utilizar únicamente 2 hilos, pero es más lento que el SPI.
- Universal Serial Bus (USB): Es un estándar que es familiar para la mayoría de la gente. USB es uno de los protocolos de comunicación en serie más rápidos. Se utiliza generalmente para la conexión de periféricos que requieren grandes cantidades de transferencia de datos.
- CAN (acrónimo del inglés Controller Area Network). Es un estándar de comunicación serial desarrollado específicamente para uso en aplicaciones automotrices.
Algunos ejemplos de Microcontroladores.
Hay varios microcontroladores que han sobresalido y tomado cierta importancia en el mercado, y que vale la pena describir. A continuación se presentan cuatro de los más comunes:
- ARM Cortex – M.
La serie ARM Cortex M de 32 -bit es uno de los cores más utilizados en la actualidad. ARM no está fabricando y vendiendo microcontroladores, sino que concede licencias de su arquitectura a otros fabricantes de chips.
Muchas compañías ofrecen microcontroladores Cortex M incluyendo ST Microelectronics, Freescale Semiconductor, Silicon Labs, Texas Instruments y Atmel.
Los microcontroladores de la serie Cortex M son de bajo costo, potentes y ampliamente utilizados.
- 8051
El microcontrolador 8051 de 8 bits fue desarrollado por Intel en 1980. Es el núcleo del microcontrolador más antiguo y el más utilizado en la actualidad. El 8051 ya está disponible en las versiones modernas y mejoradas, y es vendido por al menos 8 diferentes fabricantes de semiconductores. Por ejemplo, el popular chip Bluetooth de bajo consumo de energía a partir del CRS (CSR101x) utiliza un núcleo 8051.
- PIC
El PIC es una familia de microcontroladores de Microchip. Son muy populares y vienen en una amplia gama de opciones. El número de pines, tipo de encapsulado y periféricos, es lo que ofrecen en una variedad de combinaciones casi infinita.
- Atmel AVR
La línea del microcontrolador AVR de Atmel es mejor conocido por ser el cerebro de la mayoría de las versiones del Arduino. Así que para muchos fabricantes es fácil realizar una transición de un Arduino a un microcontrolador Atmel AVR. Aunque por lo general es posible conseguir algunos de los otros microcotroladores con características similares, o mejores, por varios dólares más barato.
Conclusión.
Una vez que hayas seleccionado el microcontrolador, el siguiente paso es diseñar el circuito del microcontrolador y conectarle todos sus componentes.
La recomendación es primero tener en claro cuáles son los requerimientos generales para tu proyecto. Posteriormente es definir de manera más específica cada una de las funciones que el proyecto va a desempeñar, esto ayudaría en gran medida a tomar la mejor decisión con respecto a cuál microcontrolador cubrirá todas las necesidades del proyecto a un buen precio y principalmente su disponibilidad.
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Fuente: Makezine
Imagen de portada: Adafruit Forums.
