Tabla de contenido

🔸 Introducción

Los Microcontroladores nacieron en los años 80s con la invención del microprocesador INTEL 8051, en el largo del tiempo estos fueron cambiando en cuanto a sus capacidades y su costo, hasta llegar a estar en prácticamente en todos lados, en general, un consumidor promedio interactúa con un número cercano a 400 microcontroladores por día.

📘Fundamento Teórico

📄 Definición General

Un microcontrolador (MCU) es una combinación de electrónica digital y programación. Un microcontrolador es un circuito integrado pequeño y completo que contiene un microprocesador, memoria, periféricos y entrada/salida en un solo paquete.

Partes de un microcontrolador. (Source: Max Embedded)

📄 Componentes Principales:

• Unidad Central de Procesamiento (CPU): Ejecuta instrucciones y procesa datos.
• Memoria:
  • ROM/Flash: Almacena el firmware o el programa.
  • RAM: Almacena datos temporales durante la ejecución.
• Periféricos Integrados: Incluyen temporizadores, convertidores analógico-digital (ADC), interfaces de comunicación (UART, I2C, SPI), y puertos de I/O.
• Reloj de Sistema: Proporciona la sincronización para las operaciones del microcontrolador.

El microprocesador es el cerebro del microcontrolador y es responsable de ejecutar programas y realizar cálculos. La memoria almacena el programa y los datos. Los periféricos son componentes adicionales como ADC, DAC, timers, USART, entre otros, que amplían las capacidades del microcontrolador. La entrada/salida es el medio por el cual el microcontrolador interactúa con el mundo exterior.

📄 Arquitectura de un Microcontrolador

• Ciclo de Instrucción:
  1. Fetch: Obtención de la instrucción desde la memoria.
  2. Decode: Decodificación de la instrucción.
  3. Execute: Ejecución de la instrucción.
• Tipos de Arquitecturas:
  • Harvard: Memoria de programa y datos separadas.
  • Von Neumann: Memoria unificada para programa y datos.
• Bus de Datos y Bus de Direcciones: Facilitan la comunicación entre la CPU, memoria y periféricos.

📄 Programación de Microcontroladores

• Lenguajes de Programación:
  • Lenguaje C: Popular por su equilibrio entre eficiencia y facilidad de uso.
  • Lenguaje Ensamblador: Ofrece control detallado del hardware.
• Entornos de Desarrollo Integrados (IDE): Herramientas como MPLAB X, Arduino IDE, y Keil µVision facilitan la programación y depuración.
• Ciclo de Desarrollo:
  1. Escritura del Código Fuente.
  2. Compilación y Vinculación.
  3. Carga del Firmware en el Microcontrolador.
  4. Prueba y Depuración.

📄 Interfaz con Periféricos

• Puertos de I/O Digital:
  • Entradas: Sensores, interruptores.
  • Salidas: LED, motores, relés.
• Conversión Analógico-Digital (ADC): Permite al microcontrolador leer señales analógicas.
• Comunicación Serial:
  • UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).
  • I²C (Inter-Integrated Circuit).
  • SPI (Serial Peripheral Interface).
• Temporizadores y Contadores: Gestionan eventos temporales y generan señales de temporización.

📖 Fabricantes de microcontroladores

1. Intel

2. Microchip Technology

3. NXP Semiconductors (Motorola / Freescale)

4. Texas Instruments

5. Atmel (ahora parte de Microchip)

   La compañía Atmel Corporation fue adquirida por la compañía Microchip Technology en el 2016 empresa conocida por su gran variedad de microcontroladores de la Familia PIC

6. STMicroelectronics

📄 Criterios de selección de microcontroladores

Cada Microcontrolador cuenta con una hoja de datos (datasheet), el cual describe sobre su contenido interno, las configuraciones particulares, así como los parámetros para su correcto funcionamiento.

• Programadores/quemadores

• 👓 Ver lista de microcontroladores disponibles en el mercado

📄 Atmel Microcontroller Portfolio

El portafolio de microcontroladores Atmel ofrece una amplia gama de opciones para la selección de productos, incluyendo diferentes arquitecturas, tamaños de memoria, velocidades de clock, interfaces de periféricos y otros factores que deben ser considerados para seleccionar el microcontrolador adecuado para una aplicación en particular. Al elegir un microcontrolador Atmel, es importante considerar tanto las necesidades técnicas como los requisitos de costo y tiempo para desarrollar la aplicación.

• 8 bit MCU
• 16 bit MCU
• 32 bit MCU
• 32 bit MPU
  • 👓 Ver más información

📖 Encapsulados / Empaquetados de circuitos integrados

Los encapsulados o empaquetados de circuitos integrados son los materiales y estructuras físicas que rodean y protegen los componentes electrónicos en un circuito integrado. Los empaquetados cumplen una variedad de funciones, incluyendo:

1. Protección contra ambientes externos: Los empaquetados protegen los componentes electrónicos de la humedad, la polvo, la vibración y otros factores ambientales que pueden dañarlos.

2. Refrigeración: Algunos empaquetados incluyen mecanismos de refrigeración para disipar el calor generado por el funcionamiento del circuito integrado.

3. Conectividad: Los empaquetados proveen conectores para conectar el circuito integrado a otros componentes del sistema.

4. Integridad mecánica: Los empaquetados mantienen la integridad mecánica del circuito integrado y lo protegen de daños físicos.

5. Alinear y mantener las terminales del circuito integrado en posición correcta para su montaje en la placa.

   📄 Diferencias entre Tecnología Orificio pasante y Montaje superficial

   Tecnología de orificio pasante (THT)
   ✅ Pros
   Montaje directo en una protoboard
   Fácil manipulación al utilizar un programador externo
   Fácil de soldar difícil de desoldar
   ❌ Contras
   Requieren más espacio que uno de SMT en un circuito impreso
   Poco a poco han desaparecido versiones de estos

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Introducción a Microcontroladores