Todos los chips tienen uno pero, ¿sabes qué son los microcontroladores?

Si le preguntas a cualquier persona cuál es tipo de unidad de procesamiento lógico más utilizada entonces la respuesta será siempre una CPU, pero no es así, ya que los microcontroladores se encuentran en todos sitios. Incluso hasta dentro de la CPU de tu PC. ¿En qué se diferencian de una CPU convencional y dónde se utilizan?

¿Qué son los microcontroladores?

Un microcontrolador al igual que un SoC se trata de un sistema en un chip, pero con una diferencia importante y es que la memoria en la que se ejecutan los programas no se encuentra en un chip aparte sino dentro del mismo chip. Por lo que el microcontrolador carece por completo de pines de direccionamiento y datos que comunican con una memoria RAM externa.

La memoria dentro del microcontrolador es una memoria flash del tipo programable, a la cual se accede a través de los pines de entrada y salida alrededor del microcontrolador. Debido a que no utiliza memoria RAM convencional sino memoria programable y no volátil esto se traduce en que el tiempo de acceso a los datos e instrucciones es mucho más alto que en una CPU y por tanto los microcontroladores funcionan a velocidades de reloj mucho más bajas, al mismo tiempo esto les permite consumir mucho menos a nivel energético.

Además, el hecho de tener la memoria con los datos del programa permite no solo el uso de una arquitecta Von Neumann donde datos e instrucciones están juntos. En el caso de algunos microcontroladores tanto datos como instrucciones se encuentran separados haciendo uso de una arquitectura del tipo Harvard.

Ejemplo de Microcontrolador, los PIC de Microchip

El PIC16F887 es un microcontrolador que se ha utilizado en multitud de lugares en toda su historia, sus especificaciones son las siguientes:

• Su CPU interna dispone de una ISA del tipo RISC con solo 35 instrucciones, las cuales tienen un timing de 1 ciclo por instrucción, a excepción de las instrucciones de salto.
• Funciona entre 0-20 MHz de velocidad de reloj.
• Dispone de 8KB de memoria ROM programable como memoria del sistema, la cual puede ser modificada hasta 100.000 veces.
• Dispone también de 256 bytes de memoria EEPROM.
• Para datos temporales tiene 368 bits de RAM.
• Dispone de tres unidades contador, con la que podemos contar los ciclos de reloj en los que se ejecuta cada instrucción, estos son clave para poder realizar ciertas funciones.
• 35 pines de entrada y salida, para programar el microcontrolador o comunicarlo con periféricos.

De cara a programar estos microcontroladores se utiliza un software llamado MPLAP IDE, el cual soporte todos los microcontroladores PIC y con el que podemos programar dichos microcontroladores a través del lenguaje ensamblador o a través de un compilador de C integrado.

La arquitectura PIC no es la única de microcontroladores en el mundo, pero sí que ha sido una de las más utilizadas, entre las que se encuentran en el mercado podemos encontrar varias marcas, siendo el más famoso, el Atmel AVR utilizado en la plataforma Arduino, la cual ha superado a PIC en popularidad en los últimos años.

Microcontroladores en nuestra vida diaria

• Los microcontroladores se utilizan en varios lugares en el día a día, a continuación os dejamos unos cuantos ejemplos de su uso:

• Aunque están siendo reemplazados por los móviles, las calculadoras de bolsillo y de bajo coste que se suelen utilizar en ámbitos de enseñanza, son lo suficientemente simples para hacer uso de un microcontrolador interno.

• ¿Necesitas lavar la ropa? Pues deber saber que tanto si lo haces en la lavadora de tu casa como en una industrial hay un microcontrolador detrás.

• Los robots en las cadenas de montaje repiten los mismos procesos una y otra vez, están ejecutando un programa, el cual se encuentra ejecutado por un microcontrolador.

Hay muchos ejemplos de la vida diaria donde hay un microcontrolador detrás haciendo que dicha tarea o aplicación sea posible, por lo que sin ellos la vida sería más complicada.