sábado, 6 de diciembre de 2008
viernes, 5 de diciembre de 2008
MICROCONTROLADORES
Un microcontrolador es un circuito integrado que nos ofrece las posibilidades de un pequeño computador. En su interior encontramos un procesador, memoria, y varios periféricos. El secreto de los microcontroladores lo encontramos en su tamaño, su precio y su diversidad. Su valor medio de seis euros, y su tamaño se reduce a unos pocos centímetros cuadrados.
El párrafo anterior es la forma correcta de definirlos, o al menos la forma más generalizada, dado que a través de Internet, es la manera principal que encontramos, con distintos matices, de explicar que es un microcontrolador. Pero en este texto, presumiblemente orientado a entendidos en el tema como mínimo, usaremos una definición alternativa por dos motivos, uno por que los que sepan algo de microcontroladores no van a leer esta sección y dos por que los que no saben, con la definición anterior, no entenderán la idea que rodea a un microcontrolador.
Un microcontrolador es una máquina tonta, un objeto sin razonamiento ninguno, un cubo negro con patitas metálicas que se suelda a una placa con más o menos componentes electrónicos. Su misión al igual que cualquier ordenador personal es la misma que una calculadora. Frente a datos de entrada, sigue un programa, un algoritmo dado por un programador y cambia su estado interior. Como objetos o dispositivos de entrada o salida podemos encontrar diversos periféricos, desde simples líneas de entrada digital que pueden estar a cero o a uno, hasta complejos puertos usados en ordenadores que permiten comunicar con otros dispositivos externos como microcontroladores o PC.
Con esta idea en la cabeza nos encontramos que existen varios fabricantes que ponen a disposición de los desarrolladores miles de modelos distintos en características, tamaños, consumo, periféricos, memoria, etc. La diversidad tiene un objetivo fundamental, reducir costes. No podemos querer un dispositivo totalmente completo y equipado que funcione bien en cualquier diseño y que sea barato. El espacio en un microcontrolador es dinero. Mientras más características o más memoria, más espacio necesita y por tanto más caro será de fabricar y con ello de adquirir. Por tanto el truco es diseños sencillos y con características limitadas. Con diversos modelos cada diseño tendrá el adecuado, aquel que cumpla con todas las características de las especificaciones del producto a desarrollar y a la vez sea el más económico.
¿Para que se usan?
La limitación en la aplicación de los microcontroladores a un desarrollo de ingeniería tiene su límite en la imaginación del desarrollador. Con los diversos modelos disponibles podemos afrontar multitud de diseños distintos desde los más simples hasta los más complejos.
Por nombrar varios ejemplos de aplicaciones, tenemos mandos a distancia, termómetros digitales, controles de acceso por puertas de seguridad, los sistemas ABS o EPS de los coches, control y sensórica de maquinaria, domótica del hogar, microrobótica, monederos electrónicos … De seguir pensando duplicaríamos la lista con poco esfuerzo, pero con esto tenemos una idea del uso actual de los microcontroladores.
Realmente la dificultad no está en usar un microcontrolador para afrontar un proyecto hardware, sino en elegir el fabricante y el modelo adecuado para la aplicación. Con esto lo que tenemos que tener presente es que los microcontroladores nos solucionarán la vida en todos los temas, pero el objetivo es usar el mínimo número de ellos y con el menor coste por unidad. La frase anterior tiene trampa, todo diseño se puede afrontar con microcontroladores, pero según qué especificación o escenario, no siempre será la mejor idea usar uno solo, sino varios distribuidos. Habrá aplicaciones para las que no será posible usar un único microcontrolador, pero si varios de ellos, bien por restricciones de funcionamiento o económicas. Un análisis de costes nos dará la respuesta.
HISTORIA DE LOS MICROCONTROLADORES
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.
En el año 1969, un equipo de ingenieros japoneses de la compañía
BUSICOM llegó a Estados Unidos con una idea, ellos deseaban usar para sus
proyectos pocos circuitos integrados de los que se usaban en las calculadoras.
La proposición se hizo a INTEL, y Marcian Hoff era el responsable del proyecto.
Ya que él era quien tenia experiencia trabajando con una computadora (PC)
PDP8, se le ocurrió pensar en una solución fundamentalmente diferente e lugar
de la construcción sugerida. Esta solución presumía que la función del circuito
integrado se determinaría por un programa almacenado en él. Eso significaba
que la configuración sería más simple, pero que requeriría mucho más memoria de lo que requería el proyecto que propusieron los ingenieros japoneses.
Después de un tiempo, aunque los ingenieros japoneses probaron soluciones
más fáciles, la idea de Marcian ganó, y el primer microprocesador nació. Para
transformar esta idea en un producto ya fabricado, Federico Faggin, se unió a
INTEL, y en sólo 9 meses tuvo éxito. INTEL obtuvo los derechos para vender
este "bloque integrado" en 1971. Primero, compraron la licencia de la compañía
BUSICOM, que no tenía idea del tesoro que poseían. Durante ese año, aparecióen el mercado un microprocesador que se llamó 4004, este fue el primermicroprocesador de 4 bits con velocidad de 6 000 operaciones por segundo.
No mucho tiempo después de eso, la compañía americana CTC pidió a INTE y
Texas Instruments que hiciera un microprocesador de 8 bits. Aunque después a CTC no le interesó mas la idea, Intel y Texas Instruments siguieron trabajandoen el microprocesador y el primero de abril de 1972, el de 8 bits
aparece en el mercado con el nombre de 8008. Podía direccionar 16 Kb de
memoria, con un set de 45 instrucciones y una velocidad de 300 000
operaciones por segundo. Este microprocesador es el predecesor de todos los
microprocesadores de hoy. Intel mantuvo sus desarrollos y saco al mercado el
procesador de 8 bits bajo el nombre 8080, el cual podía direccionar 64Kb de
memoria, con 75 instrucciones, a un precio de 360 dlls.
En otra compañía americana, Motorola, comprendieron rápidamente lo
que estaba sucediendo, así que ellos sacaron al mercado su microprocesador
de 8 bits, el 6800. Su constructor principal era Chuck Peddle, y junto con el
procesador, Motorola fue la primera compañía en hacer otros periféricos com el
6820 y el 6850. En ese momento muchas compañías reconocieron importancia
de los microprocesadores y empezaron sus propios desarrollos. Chuck Peddle
abandonó Motorola para unirse a la Tecnología MOS y se mantuvo trabajando
intensamente en el desarrollo de los microprocesadores.
Un evento muy importante tuvo lugar en la historia de microprocesadores
en una exhibición de WESCON en 1795 en Estados Unidos. La Tecnología MOS anunció que estaba comercializando los microprocesadores 6501 y 6502 a 25 dlls. cada uno, y que los compradores podrían adquirirlos inmediatamente.
Esto era tan extraordinario, que algunas personas creyeron que era un escándalo,considerando que los competidores estaban vendiendo el 8080 y el 6800 a 179 dlls. cada uno. Intel y Motorola bajaron sus precios en el primer día de la exhibición como una respuesta a su competidor, 69.95 por microprocesador.
Motorola reclama a la Tecnología de MOS y a Chuck Peddle el haberles copiado su 6800. La Tecnología MOS suspende la fabricación del 6501, pero siguen produciendo el 6502. Los 6502 eran microprocesadores de 8 bits, 56
instrucciones y la capacidad de direccionar 64Kb de memoria directamente.
Par reducir el costo, el 6502 se vuelve muy popular, así que se instala en las
computadoras tales como: KIM-1, Apple I, Apple II, Atari, Comodore, Acorn, Oric, Galeb, Orao, Ultra, y muchas otras. Y muy pronto aparecieron varios fabricantes del 6502 (Rockwell, Sznertek, GTE, NCR, Ricoh, y Comodore quienes toman la Tecnología MOS) el cual estaba en su momento de apogeo y se vendía a unavelocidad de 15 millones de procesadores por año. Otros, sin embargo, no serindieron. Federico Faggin deja Intel, y empieza su propio Zilog Inc.
En 1976, Zilog anuncia el Z80. Durante la fabricación de este
microprocesador, Faggin toma una decisión giratoria. Sabiendo que ya se han
desarrollado muchos programas para 8080, Faggin sabia que muchos se
quedarían fieles a ese microprocesador. Así que decide diseñar un nuevo
procesador que pueda ser compatible con 8080, o que sea capaz de desarrollartodos los programas que ya se habían escrito para el 8080. Además de estas características, se agregaron muchas otras para que el Z80 fuera un
microprocesador muy poderoso. 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 etc. El Z80 fue un
gran éxito y todos cambiaron del 8080 al Z80. Puede decirse que el Z80 fue el
microprocesador comercializado más exitoso de ese tiempo. Además de Zilog,
también aparecieron otros nuevos fabricantes como Mostek, NEC, SHARP, y
SGS. Z80 estaba en el corazón de muchas computadoras como en Spectrum,
Partner, TRS703, Z-3 etc.
En 1976, Intel propone una versión mejorada del microprocesador de 8
bits, al cual nombró 8085. Sin embargo, el Z80 era tan bueno que Intel perdió la
batalla. Aunque más procesadores aparecían en el mercado (6809, 2650,
SC/MP etc.), ya todo estaba decidido. Ya no había grandes mejoras departe
de los fabricantes para hacer algo nuevo, así que el 6502 y el Z80 junto con el
6800 permanecieron como los representantes principales de los
microprocesadores de 8 bits de ese tiempo.
EVOLUCION DEL MICROCONTROLADOR
* El primer microcontrolador. Antiguo y un poco obsoleto (para los estándares de hoy en día), es aún muy popular debido a su bajo precio, disponibilidad y un enorme rango de herramientas de desarrollo. Tiene arquitectura de Harvard modificada con programa ROM en chip con una memoria RAM de 64 a 256 bytes adicionales en el chip. La entrada salida tiene su propio espacio de memoria.
8051 (Intel y otros)
* El 8051, segunda generación de microcontroladores Intel, ha marcado muchas de las características actuales.Tiene un diseño un poco raro, pero es muy potente y sencillo de programar (una vez que se conoce). Su arquitectura es Hardvard Modificada con espacio de direcciones separadas para memoria de programa y memoria de datos.
* El 8051 puede direccionar hasta 64k de memoria de datos externa, y solo puede acceder a ella mediante direccionamiento indirecto.
80c196 (MCS-96)
* La tercera generación de microcontroladores Intel, el 80C196 es un procesador de 16 bits. Originalmente fabricado en tecnología NMOS (8096), ahora está disponible principalmente en CMOS. Intel Corp. Ha introducido recientemente una versión del doble de velocidad (50 MHz) del 80C196. Sus características son:
Multiplicador y divisor hardware, 6 modos de direccionamiento. Alta velocidad de E/S.
Conversor A/D.
Canal de comunicaciones Serie.
Hasta 40 puertos de E/S.
8 Controladores de interrupción programables.
80186,80188 (Intel)
Estos chips son, fundamentalmente, la versión en microcontrolador del 8086 y del 8088 (del famoso IBM PC).
El chip tiene:
2 Canales de DMA (acceso directo a memoria)
2 Contadores/temporizadores.
Controlador de interrupción programable.
Refresco de RAM dinámica.
Una de las mayores ventajas de estos dispositivos es que se pueden utilizar herramientas de desarrollo estándar para PC (Compiladores, ensambladores, etc.).
80386 EX Intel
* El 80386 EX es por supuesto un 386 vestido de microcontrolador, dentro del chip existen:
Entrada/Salida serie.
Manejo de la alimentación del chip.
DMA (Acceso directo a memoria)
Contadores/Temporizadores.
Circuito de refresco para memoria DRAM.
Una de las mayores ventajas de estos dispositivos es que se pueden utilizar herramientas de desarrollo estándar para PC (Compiladores, ensambladores, etc.).
65C02/W65C816S/W65C134S WDC (Western Design Center)
El Western Design Center Inc. es el dueño original y diseñador del microcontrolador 65C02 de 8-bit que se usó en el Apple original.
Para el ordenador Commodore y el Atari WDC desarrollo el microprocesador 65C816 de 16 bits.
* El W65C816S es un microcontrolador con un 65C02 dentro.
* El W65C134S es un microcontrolador hecho con un 65C816.
68HC05 (Motorola)
Está basado en el antiguo 6800, tiene arquitectura Von-Neuman donde las instrucciones, datos, entrada/salida y temporizadores ocupan un mismo espacio de memoria.
El puntero de pila tiene un ancho de palabra de 5 bits, lo que limita la pila a 32 posiciones, algunos modelos incluyen:
Conversor A/D.
Sintetizador PLL.
E/S serie.
68HC11 (Motorola y Toshiba)
El popular 68HC11 es un poderoso microcontrolador de Motorola de 8 bits con las siguientes características:
- Direcciones de 16 bits.
- Juego de instrucciones similar a la familia 68xx. (6801, 6805, 6809)
- Tiene un único espacio de memoria principal donde están las instrucciones, datos, E/S, y temporizadores.
PIC (MicroChip)
Aunque el éxito de los microcontroladores PIC es reciente, su introducción en el mercado se realizó hace 20 años.
Los microcontroladores PIC fueron los primeros microcontroladores RISC, RISC generalmente implica que la simplicidad de diseño permite añadir más características a bajo precio y la línea PIC no es una excepción.
Aunque tiene pocas instrucciones (33 instrucciones el 16C5X mientras que el Intel 8048 tiene más de 90), la línea PIC tiene las características siguientes:
Buses de instrucciones y datos separados (arquitectura Harvard) lo que permite el acceso simultáneo a las instrucciones y a los datos, y el solapamiento de algunas operaciones para incrementar las prestaciones de proceso.
Los microcontroladores PIC están ganando popularidad debido a su bajo costo, pequeño tamaño y a su bajo consumo pueden ser usados en áreas en las que antes se pensaba que eran inapropiados.
COP400 Familia (National Semiconductor)
La familia C0P400 es un microcontrolador de 4 bit P2CMOS que ofrece desde 512 hasta 2K de ROM y desde 32x4 hasta 160x4 de memoria RAM.
Lejos de la vieja tecnología, los microcontroladores de 4 bits tienen un importante mercado y tienen más aplicaciones que nunca.
Estos dispositivos son muy versátiles, hay más de 60 diferentes.
COP800 Familia (National Semiconductor)
La familia COP800 Basic es un microcontrolador de 8 bits totalmente estático, fabricado usando puertas "double metal silicon" de tecnología microCMOS.
Este microcontrolador de bajo costo contiene:
Temporizadores. Lógica de Interrupción.
Memoria ROM. Memoria RAM. Entrada/Salida
Memoria de E/S mapeada. Entrada/Salida serie Microwire.
UART Muchos temporizadores/Contadores de 16 bits.
Interrupciones vectorizadas.Comparador.
Temporizador WATCHDOG. Monitor de reloj.
Conversor A/D de 8 canales. Protección Brownout.
MICROCONTROLADOR PIC
Microcontrolador PIC
Los 'PIC' son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instruments.
El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (Controlador de Interfaz Periférico).
El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva UCP de 16 bits CP16000. Siendo en general una buena UCP, ésta tenía malas prestaciones de E/S, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la UCP. El PIC utilizaba microcódigo simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador.
En 1985, dicha división de microelectrónica de General Instruments se convirtió en una filial y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en ensamblador, y puede ser 12, 14 o 16 bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro).
Programación del PIC
Para transferir el código de un ordenador al PIC normalmente se usa un dispositivo llamado programador. La mayoría de PICs que Microchip distribuye hoy en día incorporan ICSP (In Circuit Serial Programming, programación serie incorporada) o LVP (Low Voltage Programming, programación a bajo voltaje), lo que permite programar el PIC directamente en el circuito destino. Para la ICSP se usan los pines RB6 y RB7 como reloj y datos y el MCLR para activar el modo programación aplicando un voltaje de 13 voltios. Existen muchos programadores de PICs, desde los más simples que dejan al software los detalles de comunicaciones, a los más complejos, que pueden verificar el dispositivo a diversas tensiones de alimentación e implementan en hardware casi todas las funcionalidades. Muchos de estos programadores complejos incluyen ellos mismos PICs preprogramados como interfaz para enviar las órdenes al PIC que se desea programar. Uno de los programadores más simples es el TE20, que utiliza la línea TX del puerto RS232 como alimentación y las líneas DTR y CTS para mandar o recibir datos cuando el microcontrolador está en modo programación. El sofware de programación puede ser el ICprog, muy común entre la gente que utiliza este tipo de microcontroladores. Se pueden obtener directamente de Microchip muchos programadores/depuradores (octubre 2005):
Programadoresr
PICStart Plus (puerto serie y USB)
Promate II (puerto serie)
MPLAB PM3 (puerto serie y USB)
ICD2 (puerto serie y USB)
PICKit 1 (USB)
IC-Prog 1.06BPICAT 1.25 (puerto USB2.0 para PICs y Atmel)
WinPic 800 (puerto paralelo, serie y USB
)Terusb1.0Eclipse (PICs y AVRs. USB.)
Depuradores integrados
ICD (Serie)
ICD2 (USB)
Emuladores
Proteus - ISISICE2000 (puerto paralelo, convertidor a USB disponible)
ICE4000 (USB)
PIC EMUPIC CDlite visual basic
Tamaño de palabra
El tamaño de palabra de los microcontroladores PIC es fuente de muchas confusiones. Todos los PICs (excepto los dsPIC) manejan datos en trozos de 8 bits, con lo que se deberían llamar microcontroladores de 8 bits. Pero a diferencia de la mayoría de UCPs, el PIC usa arquitectura Harvard, por lo que el tamaño de las instrucciones puede ser distinto del de la palabra de datos. De hecho, las diferentes familias de PICs usan tamaños de instrucción distintos, lo que hace difícil comparar el tamaño del código del PIC con el de otros microcontroladores. Por ejemplo, un microcontrolador tiene 6144 bytes de memoria de programa: para un PIC de 12 bits esto significa 4096 palabras y para uno de 16 bits, 3072 palabras.
Características
Los PICs actuales vienen con una amplia gama de mejoras hardware incorporadas:
Núcleos de UCP de 8/16 bits con Arquitectura Harvard modificada
Memoria Flash y ROM disponible desde 256 bytes a 256 kilobytes
Puertos de E/S (típicamente 0 a 5,5 voltios)
Temporizadores de 8/16 bits
Tecnología Nanowatt para modos de control de energía
Periféricos serie síncronos y asíncronos: USART, AUSART, EUSART
Conversores analógico/digital de 8-10-12 bits
Comparadores de tensión
Módulos de captura y comparación PW
MControladores LCD
Periférico MSSP para comunicaciones I²C, SPI, y I²S
Memoria EEPROM interna con duración de hasta un millón de ciclos de lectura/escritura
Periféricos de control de motores
Soporte de interfaz USB
Soporte de controlador Ethernet
Soporte de controlador CAN
Soporte de controlador LIN
Soporte de controlador Irda
Variaciones del PIC PICs modernos
Los viejos PICs con memoria PROM o EPROM se están renovando gradualmente por chips con memoria Flash. Así mismo, el juego de instrucciones original de 12 bits del PIC1650 y sus descendientes directos ha sido suplantado por juegos de instrucciones de 14 y 16 bits. Microchip todavía vende versiones PROM y EPROM de la mayoría de los PICs para soporte de aplicaciones antiguas o grandes pedidos.
Se pueden considerar tres grandes gamas de MCUs PIC en la actualidad: Los básicos (Linebase), los de medio rango (Mid Range) y los de alto desempeño (high performance). Los PIC18 son considerandos de alto desempeño y tienen entre sus miembros a PICs con módulos de comunicación y protocolos avanzados (USB, Ethernet, Zigbee por ejemplo).
Clones del PIC
Por todos lados surgen compañías que ofrecen versiones del PIC más baratas o mejoradas. La mayoría suelen desaparecer rápidamente. Una de ellas que va perdurando es Ubicom (antiguamente Scenix) que vende clones del PIC que funcionan mucho más rápido que el original. OpenCores tiene un núcleo del PIC16F84 escrito en Verilog.
PIC vs. wireless
El microcontrolador rfPIC integra todas las prestaciones del PICmicro de Microchip con la capacidad de comunicación wireless UHF para aplicaciones RF de baja potencia. Estos dispositivos ofrecen un diseño muy comprimido para ajustarse a los cada vez más demanadados requerimientos de miniaturización en aparatos electrónicos. Aún así, no parecen tener mucha salida en el mercado.
PICs para procesado de señal (dsPICs)
Los dsPICs son el penúltimo lanzamiento de Microchip, comenzando a producirlos a gran escala a finales de 2004. Son los primeros PICs con bus de datos inherente de 16 bits. Incorporan todas las posibilidades de los anteriores PICs y añaden varias operaciones de DSP implementadas en hardware, como multiplicación con suma de acumulador (multiply-accumulate, o MAC), barrel shifting, bit reversion o multiplicación 16x16 bits.
PICs de 32 bits (PIC32)
Microchip Technology lanzo en noviembre de 2007 los nuevos microcontroladores de 32 bits con una velocidad de procesamiento de 1.5 DMIPS/MHz con capacidad HOST USB. Estos MCUs permiten un procesamiento de información increíble con un núcleo de procesador de tipo M4K.
PICs más comúnmente usados
PIC12C508/509 (encapsulamiento reducido de 8 pines, oscilador interno, popular en pequeños diseños como el iPod remote)
PIC16F84 (Considerado obsoleto, pero imposible de descartar y muy popular)
PIC16F84A (Buena actualización del anterior, algunas versiones funcionan a 20 MHz, compatible 1:1)
PIC12F629/675
PIC16F628
PIC16F88 (Nuevo sustituto del PIC16F84A con más memoria, oscilador interno, PWM, etc que podría convertirse en popular como su hermana menor)
La familia PIC16F87X y PIC16F87XA (los hermanos mayores del PIC16F84 y PIC16F84A, con cantidad de mejoras incluidas en hardware. Bastante común en proyectos de aficionados)
PIC18F2455 y similares con puerto USB2.0
PIC18F2550
PIC18F452
PIC18F4550dsPIC30F3011 (Ideales para control elecronico de motores electricos de induccion)
PIC32 (Nueva gama de PIC de 32 bits)
LOS MICROCONTROLADORES HOY
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?
No obstante que reconocemos la penetración del microcontrolador en nuestras vidas, ya estamos creciendo indiferentes a la presencia de esos miles de máquinas diminutas que nos encontramos sin saberlo todos los días. Así que, antes de que se integre de manera demasiado imperceptible en nuestra diaria existencia, es el momento de celebrar al microcontrolador y la revolución que ha originado, para apreciar el milagro que es en realidad cada uno de esos chips de silicio diminutos y meditar acerca de su significado para nuestras vidas y las de nuestros descendientes.
Primero, la revolución. Si desecháramos el microchip de todas y cada una de las aplicaciones en las que ahora encuentra un hogar, terminaríamos aturdidos y aterrorizados por la pérdida. La cocina moderna quedaría casi inservible porque el horno de microondas, la máquina lavavajillas y la mayoría de otros aparatos domésticos no funcionarían más. El televisor y la videocasete se reducirían a la negrura, el equipo estereofónico se volvería mudo y la mayoría de los relojes se detendrían. El automóvil no arrancaría. Los aviones no podrían despegar del suelo. El sistema telefónico quedaría muerto, al igual que la mayoría de las luces de las calles, termostatos y, desde luego, unos 500 millones de computadoras. Y éstas son tan sólo las aplicaciones más evidentes. Todas las fábricas del mundo industrial pararían y también la red eléctrica, las bolsas de valores y el sistema bancario global. Pero vayamos más a fondo: los marcapasos se detendrían también, al igual que el equipo quirúrgico y los sistemas de supervisión fetal.
Todo debido a la pérdida de un diminuto cuadradito de silicio del tamaño de la uña de un dedo, que pesa menos que una estampilla postal, y construido tan sólo de cristal, fuego, agua y metal.
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.
Y eso es tan sólo un chip. De todas las estadísticas asombrosas que se utilizan para describir el mundo del microcontrolador, ninguna es más extraordinaria que ésta: el número total de transistores que integran todos los microchips que se producirán en el mundo este año es equivalente al número de gotas de lluvia que caerán en California durante ese mismo periodo.
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.
Ahora pienso en mi abuela quien, a la edad de 75 años, se sentaba con mi abuelo en el sofá de tela de angora en la sala de su casa, y viendo en el televisor el momento en que el primer hombre ponía un pie en la luna. Antes de su muerte, mi abuela había volado en un avión de propulsión a chorro, había hecho numerosas llamadas telefónicas transcontinentales, poseído un televisor de colores y trabajado con computadoras casi todos los días. Ella ejemplificaba a la perfección la generación nacida al final del siglo 19, que vio más cambios en toda su vida que cualquier otra generación anterior en la historia de la humanidad.
Por último, ¿qué depara a la humanidad ese pronóstico en un siglo? ¿Pensarán nuestros descendientes como nosotros lo hacemos? ¿Concebirán el tiempo y el espacio y el mundo que les rodea de una manera tan absolutamente diferente que ni siquiera podrán imaginar nuestras vidas? Lo único de lo que podemos estar seguros es que el mundo de nuestros hijos será tan diferente de hoy como el nuestro lo es del de nuestros antepasados.
PRINCIPALES AMBITOS DONDE INTERVIENEN LOS MICROCONTROLADORES
Los siguientes son algunos campos en los que los microcontroladores tienen gran uso:
- En la industria del automóvil: Control de motor, alarmas, regulador del servofreno, dosificador, etc.
- En la industria de los electrodomésticos: control de calefacciones, lavadoras, cocinas eléctricas, etc.
- En informática: como controlador de periféricos. Por ejemplo para controlar impresoras, plotters, cámaras, scanners terminales, unidades de disco, teclados, comunicaciones (modems), etc.
- En la industria de imagen y sonido: tratamiento de la imagen y sonido, control de los motores de arrastre del giradiscos, magnetófono, video, etc.
En la industria, en general se utilizan en:
- Regulación: todas las familias de microcontroladores incorporan en alguna de sus versiones conversores A/D y D/A, para la regulación de la velocidad de las máquinas, de niveles, de temperatura, etc.
- Automatismos: La enorme cantidad de líneas de entrada y salidas, y su inmunidad al ruido le hacen muy valioso para el control secuencial de procesos. Por ejemplo control de máquinas, herramientas, apertura y cierre automático de puertas según condiciones, plantas empaquetadoras, aparatos de maniobra de ascensores, etc.
- Robótica: para control de los motores y captura de señales de los diferentes sensores, fabricación de controladores robóticos para sistemas automáticos, etc.
Instrumentos portátiles compactos:
-Radio paginador numérico (beeper)
- Planímetro electrónico
- Nivelímetro digital
- Identificador-probador de circuitos integrados
- Tacómetro digital
- Panel frontal de un osciloscopio
- Controlador de display LCD
- Analizador de espectros, etc
Dispositivos autónomos:
- Fotocopiadoras
- Máquinas de escribir
- Selector, Codificador decodificador de TV
- Localizador de peces
- Teléfonos de tarjeta
- Teléfonos celulares
- Cerraduras electrónicas
- Sistemas de seguridad
