sábado, 6 de diciembre de 2008

######microcontroladores#########

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE APATZINGAN

CARRERA:
INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

MATERIA:
¨ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS¨

TEMA:
¨ORIGEN, HISTORIA Y EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES¨

EQUIPO 6

INTEGRANTES:
FERNANDO PEREZ VEGA
FABIAN RIVERA RIVERA
GERARDO HERRERA BENITEZ
MARIA DOLORES RUIZ AMADOR
ABEL ALEJANDRO ESQUIVEL RUVALCABA




APATZINGAN MICH. A 05 DE DICIEMBRE DEL 2008

MICROCONTROLADOR PIC

INTRODUCCION

Los microcontroladores están invadiendo el mundo. Están presentes en nuestra casa, en nuestro trabajo y en nuestra vida. Se pueden encontrar controlando los hornos microondas y los televisores de nuestro hogar, en los teclados y ratones de los computadores y en los automóviles. En el bolsillo llevamos unos cuantos entre los del teléfono móvil, los que tienen las modernas llaves del coche y los mandos a distancia del garaje y la alarma doméstica. Pero la invasión acaba de comenzar y el comienzo del siglo XXI será testigo de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que fabricamos y usamos los humanos.



Microchip es la empresa que fabrica los microcontroladores PIC. En los últimos tiempos esta familia de microcontroladores ha revolucionado el mundo de las aplicaciones electrónicas. Tienen una facilidad de uso y programación tales, que junto a las inmensas posibilidades de E/S que brindan han conquistado a programadores y desarrolladores. Su principal ventaja (y según sus detractores la principal desventaja) es su carácter general, la flexibilidad que les permite ser empleados en casi cualquier aplicación. Otras familias de microcontroladores son más eficaces en aplicaciones específicas.


La familia PIC se divide en cuatro gamas, gamas que podemos llamar mini, baja, media y alta. Las principales diferencias entre estas gamas radica en el número de instrucciones y su longitud, el número de puertos y funciones, lo cual se refleja en el encapsulado, la complejidad interna y de programación, y en el número de aplicaciones, como veremos a continuación.Gama mini, con encapsulado de 8 pines, tiene como principal característica su reducido tamaño, al disponer todos sus componentes de solamente 8 pines. Se alimentan con un voltaje de corriente continua comprendido entre 2,5 V y 5,5 V, y consumen menos de 2 mA cuando trabajan a 5 V y 4 MHz. El formato de sus instrucciones puede ser de 12 o de 14 bits y su repertorio es de 33 o 35 instrucciones, respectivamente. En la figura 1 se muestra el diagrama de conexionado de uno de estos PIC.A pesar de tener solo 8 pines, se pueden destinar hasta 6 de ellos como E/S para los periféricos porque disponen de un oscilador interno R-C, lo cual es una de su principales características (los dos restantes corresponden a la alimentación)Los modelos 12C5xx pertenecen a esta gama, siendo el tamaño de las instrucciones de 12 bits; mientras que los 12C6xx son de la gama media y sus instrucciones tienen 14 bits. Los modelos 12F6xx poseen memoria Flash para el programa y EEPROM para los datos. Algunos modelos disponen de conversores Analógico/Digital de 8 bits incorporados. La gama baja o básica consiste en una serie de PIC de recursos limitados, pero con una de la mejores relaciones coste/prestaciones de la familia. Sus versiones están encapsuladas con 18 y 28 patitas y pueden alimentarse a partir de una tensión de 2,5 V, lo que les hace ideales en las aplicaciones que funcionan con pilas teniendo en cuenta su bajo consumo (menos de 2 mA a 5 V y 4 MHz). Tienen un repertorio de 33 instrucciones cuyo formato consta de 12 bits. La figura 2 ilustra su conexionado. Al igual que todos los miembros de la familia PIC16/17, los componentes de la gama baja se caracterizan por poseer los siguientes recursos: Sistema “Power On Reset”, Perro guardián (Watchdog o WDT), Código de protección, etc. La denominada gama media es la más variada y completa de los PIC. Abarca modelos con encapsulado desde 18 hasta 68 pines, cubriendo varias opciones que integran abundantes periféricos. Dentro de esta gama se halla el famoso PIC16F84, quizás el modelo mas utilizado en la historia de los microcontroladores, aunque ya se lo considera obsoleto.

En esta gama sus componentes añaden nuevas prestaciones a las que poseían los de la gama baja, haciéndoles más adecuados en las aplicaciones complejas. Poseen comparadores de magnitudes analógicas, convertidores A/D, puertos serie y diversos temporizadores.El repertorio de instrucciones es de 35, de 14 bits cada una y compatible con el de la gama baja. Sus distintos modelos contienen todos los recursos que se precisan en las aplicaciones de los microcontroladores de 8 bits. También dispone de interrupciones y una pila de 8 niveles que permite el anidamiento de subrutinas. Encuadrado en la gama media también se halla la versión PIC14C000, que soporta el diseño de controladores inteligentes para cargadores de baterías, pilas pequeñas, fuentes de alimentación y UPS y cualquier sistema de adquisición y procesamiento de señales que requiera gestión de la energía de alimentación. Los PIC 14C000 admiten cualquier tecnología de las baterías como Li-Ion, NiMH, NiCd, Ph y Zinc. La gama alta dispone de chips con 58 instrucciones de 16 bits en el repertorio y que disponen de un sistema de gestión de interrupciones vectorizadas muy potente. También incluyen variados controladores de periféricos, puertos de comunicación serie y paralelo con elementos externos, un multiplicador hardware de gran velocidad y mayores capacidades de memoria, que alcanza los 8 k palabras en la memoria de instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos. Quizás la característica más destacable de los componentes de esta gama es su arquitectura abierta, que consiste en la posibilidad de ampliación del microcontrolador con elementos externos. Para este fin, algunos pinen comunican con el exterior las líneas de los buses de datos, direcciones y control, a las que se pueden conectar memorias o controladores de periféricos. Esta facultad obliga a estos componentes a tener un elevado número de pines, comprendido entre 40 y 44. Esta filosofía de construcción del sistema es la que se empleaba en los microprocesadores y no suele ser una práctica habitual cuando se emplean microcontroladores. Esta gama se utiliza en aplicaciones muy especiales, con grandes requerimientos.



HSTORIA DE LOS PIC

El campo de los microcontroladores tienen sus principios de desarrollo en la tecnología de los circuitos integrados, en la cual es posible almacenar miles de transistores dentro de un solo chip. Esto fue un prerrequisito para la producción de los microprocesadores. Las primeras computadoras fueron construidas agregando componentes externos como lo son: memorias, puertos de salida y entrada, contadores de tiempo, entre otros. Con el crecimiento en el desarrollo del circuitos integrados fue posible hacer mas grandes los encapsulados, logrando integrar en un solo encapsulado los procesadores y periféricos.
Inicialmente cuando no existían los microprocesadores las personas se ingeniaban en diseñar sus circuitos electrónicos y los resultados estaban expresados en diseños que implicaban muchos componentes electrónicos y cálculos matemáticos. Un circuito lógico básico requería de muchos elementos electrónicos basados en transistores, resistencias, etc, lo cual desembocaba en circuitos con muchos ajustes y fallos; pero en el año 1971 apareció el primer microprocesador el cual originó un cambio decisivo en las técnicas de diseño de la mayoría de los equipos. Al principio se creía que el manejo de un microprocesador era para aquellas personas con un coeficiente intelectual muy alto; por lo contrario con la aparición de este circuito integrado todo sería mucho más fácil de entender y los diseños electrónicos serian mucho más pequeños y simplificados. Entre los microprocesadores mas conocidos tenemos el popular Z-80 y el 8085. Los diseñadores de equipos electrónicos ahora tenían equipos que podían realizar mayor cantidad de tareas en menos tiempo y su tamaño se redujo considerablemente; sin embargo, después de cierto tiempo aparece una nueva tecnología llamada microcontrolador que simplifica aun mas el diseño electrónico.

EVOLUCION DE LOS 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).


¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR?

Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidos en este a través de un programador. Esto suena un poco complicado, pero sólo es un resumen de 3 líneas. A lo largo de este curso veremos todos los reglas y trucos de este lenguaje complicado por su sencillez.


DIFERENCIAS ENTRE MICROPROCESADOR Y MICROCONTROLADOR

Si has tenido la oportunidad de realizar un diseño con un microprocesador pudiste observar que dependiendo del circuito se requerían algunos circuitos integrados adicionales además del microprocesador como por ejemplo: memorias RAM para almacenar los datos temporalmente y memorias ROM para almacenar el programa que se encargaría del proceso del equipo, un circuito integrado para los puertos de entrada y salida y finalmente un decodificador de direcciones.



Un microcontrolador es un solo circuito integrado que contiene todos los elementos electrónicos que se utilizaban para hacer funcionar un sistema basado con un microprocesador; es decir contiene en un solo integrado la Unidad de Proceso, la memoria RAM, memoria ROM, puertos de entrada, salidas y otros periféricos, con la consiguiente reducción de espacio.
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 PWM
Controladores 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.

PICs 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

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 en Internet

Hay mucha información en internet, sobre todo por dos razones : el primero, porque han sido muy usados para romper los sistemas de seguridad de varios productos de consumo mayoritario (televisión de pago, Play Station...), lo que atrae la atención de los crackers; y segundo, porque el PIC16C84 fue uno de los primeros microcontroladores fácilmente reprogramables para aficionados. Hay muchos foros y listas de correo dedicados al PIC en los que un usuario puede proponer sus dudas y recibir respuestas.
Pero también podemos enfocar el tema de internet a la posibilidad que se tiene de desarrollar con estos, Sistemas SCADA vía Web debido a que pueden adquirir y enviar datos al puerto serial de un computador utilizando transmisión UART y el protocolo RS232, o la posibilidad de implementar el protocolo TCP/IP directamente.

PROGRAMACION 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.

PROGRAMADORES DE MICROCONTROLADORES

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 1.06B
PICAT 1.25 (puerto USB2.0 para PICs y Atmel)
WinPic 800 (puerto paralelo, serie y USB)
Terusb1.0
Eclipse (PICs y AVRs. USB.)

LOS MICROCONTROLADORES EN LA ACTUALIDAD

La invasión de los microcontroladores acaba de comenzar y el nacimiento del siglo XXI será testigo de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que gobernarán la mayor parte de los aparatos que fabricaremos y usamos los humanos.
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, computadoras, 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.



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 USB 2.0
PIC18F2550
PIC18F452
PIC18F4550
dsPIC30F3011 (Ideales para control elecronico de motores electricos de induccion)
PIC32 (Nueva gama de PIC de 32 bits)

CONCLUCION

El contenido que presentan estos temas es mucho muy interesante además de que nos empapan de información muy importante referente a nuestra área. Este articulo fue de mucho interés para nosotros por que es una forma de ver como un dispositivo de este tipo tiene incorporada una gran funcionalidad además de que es interesante el conocer como es que nos encontramos en contacto directo con estos de manera cotidiana, en fin es muy amplio el conocimiento que se encuentra atraves de la lectura y el cual es difícil plasmar en unas cuantas líneas.
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